МИНИСТЕРСТВО СТАНКОСТРОИТЕЛЬНОЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ ПО МАШИНОСТРОЕНИЮ (НИИмаш) С-2 ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ И АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ А.

А. ГРУДОВ, П. Н. КОМАРОВ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ОБЗОР МОСКВА 1980 1 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 Анализ существующих методов резьбообразования 4 Конструкции метчиков 6 Высокопроизводительные гаечные метчики 7 Метчики для нарезания точных резьб 8 Метчики для труднообрабатываемых материалов 13 Двухступенчатые метчики 22 Метчики-протяжки 26 Регулируемые метчики для нарезания крупных резьб 28 Профилирование резьбонарезных резцов и гребенок 30 Область применения резьбонакатных головок 34 Конструкции резьбонакатных головок 36 Расчет сил при накатывании резьб 47 Расчет роликов к резьбонакатным головкам 53 Выводы 60 Литература 62 2 ВВЕДЕНИЕ Многообразие резьбовых соединений по форме, классам точности и посадкам обусловливает применение большой номенклатуры инструмента, оптимального для своей области применения.

В данном обзоре рассматриваются метчики и резьбовые резцы (гребенки), имеющие наибольшее применение, и резьбонакатные головки с роликами к ним, как один из самых перспективных и производительных видов инструмента.

Цель настоящего обзора, помимо рассмотрения конструктивных особенностей этих инструментов,Ч приведение практического расчета.

Поэтому в обзоре большое внимание уделено методикам расчета оптимальных конструкций метчиков для различных случаев применения, в том числе для точных резьб и труднообрабатываемых материалов, резьбонарезных гребенок и роликов к резьбонарезным головкам.

В обзоре приведена впервые разработанная методика определения сил при накатывании резьб, обеспечивающая создание оптимальных конструкций как головок, так и роликов к ним. Кроме того, описаны принципиальные особенности подхода к расчету оптимальных конструкций метчиков, резьбонарезных гребенок и роликов к резьбонакатным головкам, а также методики их практического расчета, что в большинстве случаев сделано впервые, например универсальная методика определения сил при накатывании резьб.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕЗЬБООБРАЗОВАНИЯ В настоящее время известно много методов резьбообразования.

Использование конкретного метода зависит от того, насколько он обеспечивает выполнение технических условий, предъявляемых к резьбам, от заданной программы и экономической рентабельности.

Наиболее распространенные методы образования резьбы следующие:

а) нарезание резцами и гребенками, резьбонарезными головками, плашками, метчиками и фрезами;

б) резьбонакатывание специальными головками на универсальном оборудовании, плоскими и дугрвыми плашками и роликами на специальных станках;

в) резьбовыдавливание плашками и метчиками-раскатниками.

За последние годы дальнейшее развитие получило нарезание резьбы резцами и гребенками.

Применение твердосплавных резцов позволяет значительно повысить скорости резания (до 100Ч150 м/мин при обработке конструкционных сталей), а также эффективно нарезать резьбу на термически обработанных материалах. Замена однониточных резцов твердосплавными многозубыми гребенками оптимальной конструкции позволяет еще больше увеличить эффективность процесса нарезания резьбы.

Применение резьбовых твердосплавных гребенок позволяет нарезать резьбу за два-три прохода на стали с 1СГв<750 МПа. Обработка более прочных материалов требует увеличения числа проходов.

Резцы применяют в тех случаях, когда конфигурация детали и требования к величине сбега резьбы не позволяют использовать гребенки.

Метчики в ряде случаев являются единственным инструментом, который может быть использован для обработки внутренних резьб.

Большие трудности возникают обычно при нарезании внутренних трапецеидальных резьб. Обработка их резьбовыми резцами или невозможна, или мало эффективна. Применение специального инструмента Ч метчиков протяжек Ч позволяет повысить производительность в 5Ч20 раз по сравнению с нарезанием резьбовыми резцами.

Круглые плашки, относящиеся к наиболее несовершенному виду инструмента для получения наружных резьб, все еще имеют широкое и в ряде случаев эффективное применение.

В настоящее время инструментальная промышленность выпускает плашки большой точности и уменьшенной шероховатости профиля резьбы (до R ==0,63 мкм), уменьшенным (до 0,03Ч0,1 мм) радиальным и торцовым a биением. Применение таких плашек окажется наиболее эффективным на автоматах.

Резьбонарезные головки, выпускаемые серийно инструментальной промышленностью, применяют при нарезании как наружной, так и внутренней резьбы.

Для нарезания наружной резьбы предназначены головки типов К, КА и КИ, оснащенные круглыми гребенками, и головки типов РГТ и Т, оснащенные тангенциальными плашками.

Плашки и гребенки изготовляют из быстрорежущей стали.

Резьбонарезные головки позволяют увеличить производительность труда по сравнению с круглой плашкой до трехЧпяти раз и нарезать резьбу для соединений с зазором и натягом. Режущие элементы головокЧгребенки и плашкиЧдопускают большее число переточек (в среднем от 35 до 70).

Профиль резьбы, нарезанной головками, имеет меньшую шероховатость, чем при нарезании круглыми плашками. Это объясняется более благоприятными условиями работы гребенок и плашек головок за счет более точного их исполнения и более рациональной геометрии.

Диапазон диаметров резьб, нарезаемых головками, 4Ч76 мм при шаге резьбы от 1,5 до 4 мм.

Для нарезания внутренних резьб диаметром 36Ч130 мм предназначены головки типа РНГВ, которые с успехом заменяют метчики и резцы.

Головки более производительны, чем метчики. Это объясняется тем, что скорость резания при работе головками Ч до 20 м/мин, в то время как при работе метчикамиЧ8Ч15 м/мин и время для отвода головки из изделия намного меньше, чем для отвода метчиков, так как головка не вывертывается, а выводится.

Все более широкое распространение получает процесс охватывающего резьбофрезерования.

Новые станки, работающие охватывающими резьбовыми гребенчатыми фрезами, по своей конструкции напоминающими гребенки винторезных головок, дают возможность увеличить производительность труда в два-три раза по сравнению со станками, работающими фрезами внешнего касания, и получить резьбу шестой степени точности.

Наиболее производительный и прогрессивный способ образования резьбы Ч накатывание.

Приближенно соотношение производительности некоторых распространенных методов образования резьбы шестой степени точности характеризуется следующими коэффициентами: нарезание круглыми плашкамиЧ1,0, нарезание головками и гребенками из быстрорежущей стали Ч2,5;

нарезание твердосплавными резцами (гребенками) методом последовательных проходовЧ4,0, накатывание головками с круглыми роликами с осевой подачейЧ10,0.

Накатывание резьбы следует применять в тех случаях, когда обрабатываемый материал способен подвергаться пластическим деформациям.

Основные преимущества этого методаЧбольшая производительность за счет высоких скоростей накатывания (30Ч90 м/мин) и отсутствия свинчивания головки с изделия при обратном ходе, высокая точность (4Ч степени) и низкая шероховатость поверхностей накатанной резьбы, возможность образования резьбы на тонкостенных деталях без предварительного снятия припуска и на некоторых труднообрабатываемых материалах, что по сравнению с нарезанием увеличивает производительность в десятки раз.

Одно из основных направлений работ в области накатывания - создание универсальных рсэьбонакатных головок применительно к существующему универсальному оборудованию или к специальным станкам, применяемым в трубной промышленности.

В большинстве случаев создание и применение головок намного эффективней, чем создание специальных станков.

В настоящее время серийно изготовляют резьбонакатные головки следующих типов: ВНГН для накатывания метрических резьб 8Ч52 мм;

ВНГН трап. для накатывания трапецеидальных резьб 16Ч42 мм;

ВНГТ для накатывания резьб 1/2Ч2 труб. на водогазопроводных тонкостенный трубах;

РНГТ для накатывания резьб 1/2Ч3" как на водогазопроводных трубах, так и на сплошных изделиях;

ТНГС (тангенциальная) для накатывания резьб 6Ч48 мм.

Метод резьбовыдавливания метчиками-раскатниками и плашками имеет весьма узкую область применения, в основном при обработке материалов с относительным удлинением не менее 8% и пределом прочности 600 МПа.

В Такими свойствами обладают низкоуглеродистые стали, цветные металлы и сплавы (медь, бронза, деформируемая латунь, алюминиевые, магниевые и цинковые сплавы). При работе на таких материалах резьбовыдавливающие метчики н плашки обеспечивают увеличение стойкости по сравнению с режущим инструментом в несколько раз.

КОНСТРУКЦИИ МЕТЧИКОВ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ГАЕЧНЫЕ МЕТЧИКИ Существующие отечественные гайконарезные двухшпиндсльныс автоматы моделей 2062, 2063 и 2064 для нарезания резьб М6ЧМЗО обеспечивают наибольшую скорость резания 25Ч35 м/мин. При этом на заводах практически работают при скоростях резания =10Ч15 м/мин, что связано как с неоптимальностью конструкции применяемых гаечных метчиков (ГОСТ 6951Ч71), так и с плохой обрабатываемостью углеродистых сталей марок Ст. 0,8;

10;

20 и других, из которых холодной высадкой изготовляют гайки.

Для новой гаммы автоматов обеспечивающих скорость резания до 40Ч м/мин ВНИИ разработаны высокопроизводительные гаечные метчики с увеличенными длиной заборной части и числом канавок.

На основании работы [1] можно установить, что изменение толщины срезаемого слоя а обратно пропорционально влияет на скорость резания, а количество канавок z на инструменте влияет на скорость резания и производительность в степени 0,55 (для диапазона скоростей резания от до 35 м./мин и толщин срезаемого слоя 0,03Ч0,10мм).

С некоторой степенью приближения эта закономерность может быть распространена на область больших скоростей (до 80 м/мин) и меньших толщин срезаемого слоя (до 0,01 мм).

Поскольку увеличение количества канавок связано с уменьшением пространства для размещения стружки, при установлении количества и параметров канавок необходимо учитывать коэффициент помещаемости стружки Кс.

Согласно исследованиям [10], коэффициент Кс равен отношению площади стружечной канавки F средней части заборного конуса (в к сечении, перпендикулярном к оси метчика) к площади сечения стружки Fс, образованной в той же плоскости одним зубом за один проход, и может быть определен по формуле где d Ч средний диаметр метчика, мм;

ср l Чглубина резьбового отверстия, мм;

Ч угол уклона заборной части, град.

Нормальные условия для размещения и отвода стружки создаются при К 0,5;

при К <0,5 происходит резкий рост крутящего момента, с с возможны брикетирование стружки в канавках метчика и его поломка.

Отличительные основные конструктивные особенности метчиков новой конструкции от конструктивных особенностей метчиков по ГОСТ 6951Ч71 следующие: заборная часть удлинена (для метчиков М8ЧМ до 24Р);

количество канавок увеличено до 4Ч6 (метчики М8ЧМ27);

ширина пера F =0,20,25d (dЧноминальный диаметр резьбы, мм) при П диаметре сердцевины d 0,5d;

рабочая часть напайная (метчики М6 и с больших размеров), что создает определенные технологические и эксплуатационные преимущества (табл. 1 и рис, 1). Длина калибрующей части метчиков l =8Р (соответствует ГОСТ 6951Ч71).

к Конструкция метчиков обеспечивает работу с толщиной срезаемого слоя 0,008Ч0,015 мм, т. е. в несколько раз меньшей, чем при работе стандартными метчиками, что позволяет существенно, увеличить производительность.

На автоматах новой гаммы гарантируется высокое качество нарезаемой резьбы за счет подающих спиральных роликов, обеспечивающих перемещение гайки в начальный момент нарезания с подачей, равной шагу резьбы- Процесс нарезания гаек идет непрерывно, поэтому производительность пропорциональна только скорости резания и не зависит от длины рабочей части метчика. При работе со скоростями резания 40Ч80 м/мин обеспечивается достаточная стойкость метчиков.

При стойкостных испытаниях метчиков М8Х1.25 (а0,008 мм) при нарезании резьбы в гайках из стали марки Ст. 10 средняя стойкость метчиков 32 000 деталей (=40 м/мин) и 20 000 деталей (=60 м/мин).

Рис. 1. Метчики МбЧМ27 новой конструкции с изогнутым хвостовиком Таблица МЕТЧИКИ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ТОЧНЫХ РЕЗЬБ В настоящее время во всех отраслях промышленности все более широкого применяют резьбы с полем допуска 4Н5Н, класа Ао и прецизионные с полем допуска по среднему диаметру примерно 0,05 мм.

Высокопроизводительное однопроходное нарезание внутренних резьб с гарантированным получением указанной точности представляет собой сложную технологическую задачу, так как стандартными метчиками может быть получена резьба различных степеней точности и основных отклонений в зависимости от методов их эксплуатации. Это объясняется особенностью работы метчиков, заключающейся в том, что зубья их рабочей части в процессе нарезания резьбы наиболее распространенным методом Ч самозатягиванияЧ выполняют две функции Ч осуществляют процесс резания и обеспечивают заданный параметр винтового движения путем контакта кромок с образующими витками резьбы.

В соответствии с отмеченными функциями на зубьях метчика могут быть выделены режущие и ведущие кромки с геометрией, присущей режущим элементам метчика, а не ведущим. Наличие контакта острой ведущей кромки с поверхностью резьбы делает ориентацию метчика ненадежной, и при действии сил ведущие кромки начинают срезать с боковых поверхностей резьбы тонкие стружки, что возможно как ведущими кромками заборного конуса, так и ведущими кромками зубьев калибрующей части за счет скручивания [2]. ' Один из путей решения вопроса по нарезанию точных резьбЧ снижение режущей способности ведущих опорных кромок, что может быть обеспечено оптимальной геометрией зубьев метчика, в частности бочкообразной формой.

В промышленных конструкциях метчиков нескольких типов применяют ведущие зубья бочкообразной формы. Так, для обработки точных резьб размерами М5ЧМ27 изготовляют четыре модификации метчиков [З].

У метчиков первой модификации заборная часть и одна-две калибрующие нитки выполняются, как у обычного, затылованного по профилю метчика.

Бочкообразность зубьев ведущей части обеспечивается при шлифовании профиля резьбы путем затылования по схеме спадЧподъемЧспад. Величина спада при двойном загыловании, измеряемая на ширине пера, составляет 0, Ч0,07 мм на диаметр. Средний диаметр бочкообразных зубьев на 0,01Ч 0, мм ниже среднего диаметра режущей части. Метчики при соответствующей наладке операции стабильно обеспечивают нарезание резьбы с полем допуска 4Н. Точность обеспечивается с третьей нитки.

У метчика второй модификации режущая и ведущая части имеют одинаковый средний диаметр по профилю. Число переточек метчика при обработке материалов, склонных к налипанию,Чодна-две;

для прочих материалов стойкость соответствует стойкости обычных метчиков.

Обеспечиваемая точностьЧкласс А (по ГОСТ 4608Ч65) с третьей нитки.

У метчиков третьей модификации ведущая часть имеет средний диаметр на 0,01Ч0,03 мм выше, чем режущая, и является фактически ведуще раскатывающей. Метчики рекомендуется применять при обработке пластичных сталей и цветных сплавов, что обеспечивает меньшую шероховатость поверхности и степень точности 4Н с первой нитки.

Метчик четвертой модификацииЧ режуще-раскатывающий. Все зубья метчика, начиная с первого, выполнены бочкообразными. Метчики рекомендуются для обработки материалов, не склонных к налипанию, и для обработки коротких отверстий (две-пять ниток). Величина спада при двойном затыловании, измеренная на ширине пера, составляет 0,02Ч0,03 мм на диаметр;

обеспечивает точность класса Ао с первой нитки.

Метчик с ведущими перьями [4] предназначен для нарезания точных резьб М22ЧМ100. Минимальное число перьев метчикаЧ четыре, рациональное Ч шесть, восемь и более. Режущие перья метчика выполнены аналогично стандартным конструкциям. Ведущие перья чередуются с режу щими и имеют бочкообразные зубья. В процессе нарезания резьбы режущиеи бочкообразные зубья входят последовательно в профиль обрабатываемой резьбы, в результате обеспечивается очень надежная ориентация метчика. На заборном конусе наружный диаметр ведущих зубьев выполняется ниже наружного диаметра режущих зубьев на величину несколько большую, чем толщина среза, для того чтобы исключить резание ведущими зубьями (рис. 2). Значение величин затылования К, К и К 1 назначают, как для обычных бочкообразных метчиков.

Рис. 2. Метчик с ведущими перьями, снабженными бочкообразными зубьями: аЧзубья № I, 3, 5, затылованные по профилю: бЧзубья № 2, 4, 6 с двусторонним затылованием Метчики изготовляют трех модификаций:

перваяЧведущие зубья по среднему диаметру ниже режущих на 0,01Ч 0,03 мм;

вторая Ч режущие и ведущие зубья имеют одинаковый средний диаметр;

третья Ч метчик режуще-раскатывающий. Средний диаметр ведущих зубьев на 0,01Ч0,03 мм выше, чем средний диаметр режущих.

Метчики с ведущими перьями обеспечивают нарезание резьб с полем допуска 4Н и класса Ао в отверстиях любой длины, в том числе имеющих три-четыре витка. Точность обеспечивается с первой нитки, Методика изготовления таких метчиков подробно изложена в работе [5]. Для изготовления метчиков с бочкообразными зубьями и с ведущими перьями могут использоваться любые резьбошлифовальные станки моделей РШ586, 5821, 5822 и других с небольшой модернизацией.

Рассмотренные конструкции метчиков не всегда обеспечивают гарантированное получение точных резьб в деталях с отверстиями различного конструктивного исполнения и, кроме того, технологически сложны в изготовлении.

Так, применение метчика с бочкообразными ведущими зубьями на калибрующей части (3] при нарезании резьб в коротких отверстиях типа гаек или колец не позволяет получать точные резьбы.

Этого недостатка лишен метчик с бочкообразными ведущими перьями [4], но по технологическим причинам изготовить такую конструкцию диаметром менее 22 мм затруднительно. Кроме того, поскольку только половина зубьев является режущими, то нагрузка, приходящаяся на один зуб, оказывается вдвое больше, чем нагрузка, приходящаяся на один зуб обычного метчика, что в свою очередь снижает стойкость метчиков.

Рис. 3. Конструкция метчика с режуще-ведущими зубьями Метчик с режуще-ведущими зубьями [6] имеет все зубья рейущие и одновременно ведущие по части профиля. Однако технология изготовления таких метчиков отличается значительной трудоемкостью и требует высокой квалификации для выполнения резьбошлифовальных работ.

В Челябинском политехническом институте разработаны конструкция и технология изготовления метчиков с режуще-ведущими зубьями, свободных от недостатков выше рассмотренных конструкций [7]. Режущие участки, измеренные по нормали к линии заборного конуса, на всех зубьях имеют одинаковую величину, равную С (рис. 3). Ведущие участки представляют собой области, прилегающие к линии перегиба боковых поверхностей, образованных при изготовлении резьбы основного профиля с углом, и резьбы с углом профиля. Они выполнены наклонно, начиная от передней грани, вдоль боковой поверхности зубьев. Ведущий участок вступает в работу одновременно с режущим, так как начинается сразу от передней поверхности.

На участке lз (см. рис. 3) зубья метчика затылованы на величину К по наружному диаметру заборной части и на величину К по профилю. Кроме того, все зубья заборного конуса метчика имеют встречное затылование по профилю на величину К, выполненное шлифовальным кругом с углом З профиля, меньшим угла профиля резьбы. Таким образом, под режущими участками каждого зуба заборного конуса выполнены ведущие участки.

Величины высот режущих участков аb и cd одинаковы и равны 1,5Ч 2,0 а (где аЧтолщина срезаемого слоя). Тонкой наклонной линией 1 на участке l З показана линия впадин резьбы с углом профиля, наносимая при образовании ведущих участков. Точка перехода направлений затылования на величину Кз располагается на расстоянии 2/3F от передней грани (F Ч П П ширина пера), что сделано для увеличения количества переточек.

Рис. 4. Схема шлифования ведущих участков при линейном смещении На участке l изготовляют два-три калибрующих витка. На участке l 2 выполняют бочкообразные ведущие зубья аналогично метчику с ведущими зубьями [З].

Однако у описанного метчика это не обязательно и используется при условии действия на него значительных нескомпенсированных сил резания или внешних сил. В частности, наличие бочкообразных зубьев необходимо при нарезании точной резьбы в отверстии, имеющем выход на криволинейную поверхность.

Предлагается следующая технология изготовления таких метчиков.

Ведущие части образуются шлифовальным кругом с углом профиля, меньшим угла профиля резьбы метчика.

Для получения приблизительно равных по величине высот режущих кромок на различных зубьях вершина шлифовального круга движется по копиру с углом, вершина которого направлена в сторону от хвостовика к С заборному конусу метчика, причем профиль шлифовального круга смещают относительно профиля резьбы метчика. Смещение профилей может быть линейным и угловым.

Для случая линейного смещения (рис. 4) установлены следующие зависимости для определения значения угла и осевого смещения круга С Р действительные при /2=25 и =1020:

ОС Рассмотренная конструкция метчика обеспечивает надежную ориентацию метчика в резьбовом отверстии, так как каждый зуб является ведущим. При нарезании резьб в отверстиях, имеющих наклон входного или выходного торцов, ступенчатость или прерывистость, метчик не теряет контакта ведущих элементов зубьев с нарезаемой резьбой, причем этот контакт имеется уже с момента ввинчивания в отверстие первого витка заборного конуса, что позволяет нарезать резьбу с полем допуска 4Н5Н в отверстиях любой длины с первой нитки в один проход. Поскольку все зубья являются одновременно режущими, то такими метчиками могут нарезаться резьбы без снижения стойкости метчиков по сравнению с обычными. Метчики с режуще-ведущими зубьями могут быть изготовлены, начиная с типоразмера Мб.

МЕТЧИК ДЛЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Трудности, возникающие при обработке высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, в том числе нержавеющих сталей, и титановых сплавов [8, 9] наиболее резко проявляются при нарезании резьбы метчиками.

Увеличенная площадь контакта инструмента с деталью, недостаточное смазывание и охлаждение с учетом повышенной склонности жаропрочных материалов к схватыванию обусловливают возрастание момента и работы трения, что вызывает повышение температуры резания и интенсивный износ метчика. Кроме того, упругое последействие витков резьбы, особенно при обработке титановых сплавов, характеризующихся низким значением модуля упругости, вызывает возникновение значительных нормальных сил N, приводящих к защемлению зубьев метчика во впадинах резьбы и возрастанию суммарного крутящего момента. В результате при нарезании резьбы метчиками в жаропрочных и титановых сплавах наблюдаются сколы и выкрашивания отдельных зубьев и поломка метчиков.

Повышение стойкости инструмента и производительности труда при нарезании резьбы достигается применением улучшенных быстрорежущих сталей (Р9К5, Р9Ф5, Р10К5Ф5, Р18Ф4К8М и др.), обладающих повышенной твердостью и красностойкостью;

твердых сплавов, которые используются для изготовления цельных метчиков малых диаметров, а также усовершенствованием конструкции метчиков.

При нарезании резьбы метчиками малых диаметров (М6ЧМ16) характерная причина выхода инструмента из строяЧвыкрашивание режущих зубьев и разрушение рабочей части.

Даже при относительно легком режиме работыЧнарезание резьбы в сквозных отверстиях глубиной (1,5Ч2) dЧзапас прочности стандартных метчиков близок к единице [10].

У метчика [10], отличающегося повышенной прочностью (рис. 5), d =d, d =d d (d Чнаименьший диаметр отверстия под резьбу). Стружечные 1 4 Н Н канавки определенного профиля располагаются только в зоне заборного конуса;

в продольном сечении они выполнены по дуге окружности радиуса R ==4,5d, а на калибрующей части переходят в секторные каналы для З подвода СОЖ. В поперечном сечении каналы ограничены окружностью диаметра d =0,75d

С1 Рис. 5. Метчик повышенной прочности Для повышения работоспособности метчиков средний d и внутренний ср d диаметры несколько увеличивают по сравнению со стандартными (ГОСТ вн 3266Ч71), а наружный d уменьшают. Остальные геометрические нар параметры этих метчиков в общем случае следующие: длина заборной части ;

l 0,5d, рабочей l =2,5d, хвостовика l =3,5d и стружечной канавки l =1,8d ;

з 1 х с з z=4;

=31;

=2303.

Наибольшее воздействие на силовые характеристики рабочей части метчика оказывают центральные углы пера и канавки, несколько меньшееЧрадиусы R и R дуг, образующих ее профиль (см. рис. 5) [11, 12].

1 Оптимальное сочетание элементов профиля стружечных канавок позволяет уменьшить момент резьбонарезания и напряжения в теле инструмента, а также существенно повысить запас прочности и, следовательно, надежность метчика.

При обработке титановых сплавов и других труднообрабатываемых материалов можно рекомендовать для метчиков с четырьмя перьями, нарезающих резьбу за один проход, следующие параметры поперечного сечения рабочей части: d =0,5d;

R =0,18d;

R =0,36d;

=35;

=55.

с 1 Число канавок метчика существенно влияет на условия его работы, определяя толщину срезаемого слоя, отвод стружки и величину крутящего момента. Рекомендуемое число канавок приведено в табл.2.

Таблица Число канавок при определенной длине заборной части должно обеспечивать объем канавки, достаточный для размещения в ней образовавшейся при работе метчика стружки, что характеризуется коэффициентом помещаемости стружки Кс0,5.

Закругления в канавках метчиков должны быть плавными и после переточки метчика в канавке не должно быть уступов, которые могли бы препятствовать свободному выходу стружки.

В рассмотренной конструкции метчика длина заборной части в общем случае зависит от условий работы и, определяя, в частности, толщину срезаемого слоя, существенно влияет на работоспособность метчиков, В зависимости от обрабатываемого материала рекомендуемые величины срезаемого слоя находятся в пределах 0,016Ч0,045 мм [9]. Необходимо стремиться независимо,от обрабатываемого материала к работе с возможно меньшими толщинами среза при предельной величине а=0,008 мм.

Ориентировочно длина заборного конуса метчиков для сквозных отверстий должна находиться в пределах 8РЧ20Р;

при длине заборного конуса l >20Р з следует применять комплект из двух метчиков.

Длина заборного конуса одинарного метчика определяется по формуле где 1Чвысота профиля резьбы метчика.

При расчетах высота профиля 1 для метрической резьбы принимается равной 0,63Р (с учетом верхнего отклонения наружного диаметра метчика, равного ~0,04Р).

Рис. 6. Схема построения рабочей части комплектных (n=4) метчиков:

а Ч исполнение 1;

б Ч исполнение 2.

При нарезании глухих отверстий для обеспечения работы с определенной толщиной среза требуется применение в большинстве случаев комплектных метчиков, имеющих свои особенности расчета. На рис. 6 приведена одна из схем построения рабочей части комплектных метчиков [13] для нарезания резьбы в глухих отверстиях (исполнение 1).

Принципиальные особенности метчиков этой конструкции следующие:

а) двойная заборная часть, причем основную работу по формированию профиля нарезаемой резьбы выполняет участок, заточенный под сравнительно небольшим углом уклона заборной части для обеспечения при работе минимальной толщины среза а==0,015Ч0,02 мм;

другой участок заборной части заточен под различными углами ' (у различных метчиков комплекта) из расчета обеспечения ее длины (1Ч2,5) Р и служит для дорезания витков резьбы у дна отверстия;

б) увеличенная обратная конусность по среднему, наружному и внутреннему диаметрам до 0,2Ч0,3 мм на 100 мм длины и задний боковой угол в цилиндрическом сечении до 20Ч25', что в 2Ч2,5 раза превышает значение этих параметров у метчиков для обычных конструкционных сталей;

в) уменьшенные передний до =01 и задний до =330'30'углы.

Методика расчета таких комплектных метчиков состоит из следующих этапов.

1. Определение по СТ СЭВ 182Ч75 и СТ СЭВ 842Ч78 номинальных размеров резьбы чистового метчика и допускаемых отклонений наружного, среднего и внутреннего диаметров dо, dср и dвн, шага Р и угла профиля резьбы.

Допуски на средний диаметр метчика должны соответствовать первому классу по СТ СЭВ 842Ч78. Поскольку верхнее отклонение наружного диаметра метчика в СТ СЭВ 842Ч78 не регламентировано, его следует устанавливать по ГОСТ 16925Ч71.

2. Расчет угла уклона заборной части (режущего участка):

3. Назначение длины двух участков заборной части чистового метчика тР и т'РЧсоответственно режущего (под углом ) и дорезающего (под углом ).

Длина заборной части чистового метчика ограничивается количеством витков резьбы с неполным профилем, допустимым чертежом детали.

Рекомендуемые величины т'=2 и т=1,5 могут быть увеличены или уменьшены в соответствии с техническими условиями на изделие.

4. Назначение суммарной длины заборной части т Р метчиков с комплекта (за исключением чистового метчика). Для обеспечения работы всей заборной части метчиков она должна быть меньше длины нарезаемого отверстия, т. е. должно быть соблюдено предельное условие 5. Определение количества метчиков в комплекте по формуле и округление числа до ближайшего целого (как правило, в большую сторону).

6. Определение Ч половины разности начальных диаметров режущих участков заборного конуса (угол при вершине 2) промежуточных метчиков комплекта:

7. Определение dкЧначального диаметра заборного конуса, который принимается одинаковым для всех метчиков комплекта:

где d Ч номинальный диаметр резьбы, мм.

8. Определение dкi, Чначального диаметра режущего участка заборного конуса (угол при вершине 2) метчиков комплекта (за исключением первого и чистового метчиков):

где iЧномер метчика в комплекте.

9. Определение d Чнаружного диаметра метчиков комплекта (за оi исключением d чистового метчика):

оп 10. Определение dсрiЧсреднего диаметра метчиков комплекта (за исключением dср чистового метчика):

п где а'Чтолщина слоя в мм, срезаемого боковыми кромками метчика.

Рекомендуется значение а', равное 0,015 мм.

11. Определение 'Чугла наклона дорезающего участка заборной части (за исключением чистового метчика, имеющего один участок под углом ):

На основании рассмотренной методики с учетом изложенных особенностей конструкции спроектированы метчики размером М5ЧМЗО, часть из которых приведена в работе [13].

Метчикк показали хорошие результаты при нарезании резьбы в специальной стали твердостью НRС 43Ч47.

Как показали стойкостные испытания метчиков рассмотренной конструкции и других конструкций, рекомендуемых для труднообрабатываемых материалов с укороченной калибрующей частью;

с прямой конусностью по профилю резьбы;

с коррегированным зубом (=55) и соответственно увеличенной обратной конусностью, метчики настоящей конструкции по стойкости и стабильности работы превосходят метчики упомянутых конструкций, но имеют один недостаток, свойственный и другим существующим конструкциям,Ч отсутствие положительного переднего угла, что в ряде случаев может приводить к ухудшению качества нарезаемой резьбы.

Для некоторых труднообрабатываемых материалов рекомендуются метчики с =7 10 [9]. Наличие такого угла на метчиках исполнения I (см.

рис. 6) неизбежно приведет к возникновению сколов в момент вывертывания метчиков из глухого отверстия. I От такого недостатка свободны метчики, у которых промежуточные метчики комплекта имеют =010, а чистовой метчик =7Ч10, поскольку в момент вывертывания заборная часть чистового метчика почти не контактирует с нарезанной резьбой. Методика расчета таких метчиков имеет следующие отличительные особенности (исполнение II):

Этап 5.

Этап 6.

Этап 8.

Этап 9. Наружные диаметры метчиков определяются по той же формуле, за исключением чистового и предпоследнего метчика комплекта с номером пЧ1, диаметры которых равны d.

оп Этап 10. Для метчиков комплекта с номерами (пЧ1) и (nЧ3) для остальных метчиков Этап 11.

Чза исключением первого и чистового метчиков;

Хорошие результаты при нарезании резьбы в деталях из высокопрочных закаленных сталей, жаропрочных и титановых сплавов показывают корригированные метчики [8], у которых угол профиля меньше угла профиля нарезаемой резьбы (рис. 7).

В результате между обрабатываемым материалом и боковыми поверхностями режущих зубьев возникают зазоры, что уменьшает момент трения, устраняет защемление зубьев во впадинах резьбы и способствует лучшему проникновению смазочно-охлаждатощей жидкости в зону резания.

Получение заданного профиля резьбы достигается в результате обратной конусности по среднему диаметру метчика. Угол обратного конуса может быть рассчитан по формуле Рис. 7. Схемы резания нормальным (а) и корригированным (б) метчикам где Ч половина угла обратного конуса;

, Чуглы профиля резьбы и метчика соответственно.

о При нарезании метрической резьбы (я=60) угол профиля =55, что обеспечивает появление достаточных зазоров между зубьями метчика и обрабатываемой деталью и позволяет контролировать средний диаметр метчиков с помощью инструментов, предназначенных для проверки дюймовых резьб (рис. 8).

В табл. 3 приведены основные размеры и область применения метчиков (d=642 мм, Р=1 2 мм, z=3 4).

Эффективность применения корригированных метчиков подтверждается табл. 4, в которой приведены данные по стойкости метчиков М14х1,5 (z=3) из стали Р9К5 различной конструкции при работе на различных материалах и при охлаждении сульфофрезолом с расходом 6Ч8 л/мин.

Корригированные метчики можно успешно применять и при нарезании резьбы в глухих отверстиях при условии использования комплектных метчиков [8].

При нарезании глухой резьбы величина допустимого сбега резьбы, определяющая работоспособность чистовых метчиков, должна быть возможно больше.

Шероховатость вследствие несоответствия углов профиля резьбы и метчика Rа<2,5 мкм.

Один из резервов повышения стойкости метчиков при нарезании резьбы в труднообрабатываемых материалах - воздействие на Рис. 8. Конструкция корригированного метчика Таблица процесс резания ультразвука. Особенно эффективно воздействие ультразвуковых колебаний при изготовлении метчиками мелко размерной резьбы М1ЧМ8 [14]: крутящий момент уменьшается в 1,3Ч1,6 раза, устраняет заклинивание метчиков, процесс нарезания стабилизируется, стойкость метчиков возрастает в два раза.

Метчики известных конструкций полностью пригодны для ультразвукового нарезания, причем в отличие от метчиков М10 и более, длину которых необходимо рассчитывать с учетом резонансных условий и выдерживать с точностью 5%, мелкоразмерные метчики для нарезания с воздействием ультразвука не отличаются по своим размерам от стандартных метчиков.

Таблида Основная конструктивная особенность метчиков для ультразвукового нарезания резьбы связана с необходимостью изменения переднего и заднего углов заборной части. Лучшие результаты показывают метчики с уменьшенным передним и увеличенным задним углами;

они меньше изнашиваются по задней поверхности, а режущий клин их достаточно проченЧсколов не наблюдается даже при обработке высокопрочных сталей с ==1600Ч1800 МПа.

в Рекомендуемые углы заточки заборной части метчиков и скорость резания при нарезании резьбы в различных материалах приведены в работе [14]. В частности, для сплавов на основе титана ( =700-1400 МПа) для метчиков в М1ЧМ2,5 =4, =20 и для метчиков МЗЧМ8 =8, =12;

скорость резания находится в пределах 0.3Ч0,5 м/мин (М1ЧМ2), 0,7Ч0,9 м/мин (М2.5ЧМЗ), 1,2Ч1,5 м/мин (М4ЧМ5) и 3Ч5 м/мин (М6ЧМ8).

Ультразвуковые колебания не оказывают влияние на точность нарезаемой резьбы. Рекомендуются следующие амплитуды колебаний: 1Ч2 мкм для метчиков М1ЧМ1,8;

3Ч4 мкм для метчиков М2ЧМ4: 5Ч6 мкм для метчиков М5ЧМ8.

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ МЕТЧИКИ Применение двухступенчатых метчиков со второй ступенью несколько большего диаметра, т. е. две ступени метчика работают по схеме метчиков в комплекте (см, рис. 6, а), значительно уменьшает явление подрезания боковыми кромками зубьев метчика витков резьбы.

В этом случае подрезанный первой (черновой) ступенью профиль резьбы будет в значительной мере исправлен второй (чистовой) ступенью, работающей в основном только боковыми сторонами и срезающей сравнительно небольшой припускЧот 0,04 до 0,07 мм.

Для увеличения стойкости (производительности) и улучшения качества нарезаемой резьбы метчики конструируются из расчета толщины срезаемого слоя а = 0,008 Ч 0,015 мм и с винтовыми канавками с левым направлением (для правой резьбы) для получения одинаковых передних углов на боковых кромках.

Поскольку качество резьбы по точности и шероховатости определяется главным образом работой второй ступени, на главных режущих кромках ее предусмотрен передний угол =20 (рис. 9), обусловливающий на боковых режущих кромках передний угол 10, обеспечивающий хорошие условия б резания для гаммы обрабатываемых материалов с различными физико механическими свойствами.

Рис. 9. Двухступенчатый метчик Передний угол на первой ступени принимается равным 6Ч8. Середина профиля резьбы первой и второй ступеней должна быть расположена на одной винтовой линии.

Применение двухступенчатых метчиков при нарезании в сквозных отверстиях различных видов резьб как в обычных, так и в труднообрабатываемых материалах обеспечивает нарезание резьбы с полем допуска 4Н, шероховатость поверхности R 10 мкм, повышение z производительности не менее чем в два раза.

Методика расчета двухступенчатых метчиков состоят из следующих этапов:

1. Определение номинальных размеров резьбы второй ступени метчика и допускаемых отклонений наружного, среднего и внутреннего диаметров d, нар dср и d, шага Р и половины угла профиля резьбы /2.

вн В случае метрической резьбы используются СТ СЭВ 182Ч75, СТ СЭВ Ч78, ГОСТ 16925Ч71 (назначение верхнего отклонения наружного диаметра).

Допуски на средний диаметр метчика должны соответствовать первому классу по СТ СЭВ 842Ч78.

Наружный, средний и внутренний диаметры первой ступени метчиков равны этим диаметрам второй ступени за вычетом следующих величин: 0, мм Ч Р=0,752,0;

0,20 мм Ч Р=2,53,0;

0,24 ммЧ Р=3,54,0;

0,28Ч Р=4,55,0.

2. Установление параметров и количества стружечных канавок (табл.5).

Таблица Ширина пера первой и второй ступеней F и F определяется 1 размерами стружечных канавок F =0,3d.

3. Расчет угла уклона заборной части первой и второй ступеней (см, формулу 3), с учетом толщин срезаемого слоя: 0,008 ммЧдля метчиков МЗЧ Мб;

0,01 ммЧдля метчиков М8Ч М10;

0,012Ч0,015 ммЧдля метчиков М ЧМЗЗ;

0,015Ч0,02 ммЧ для метчиков М36ЧМ52.

Рекомендуемые значения толщин срезаемого слоя могут быть изменены в большую сторону для сокращения длины метчика, но в этом случае обязательна проверка условий размещения стружки [см. формулу (1)].

4. Определение длины заборной части первой и второй ступеней [см.

формулу (2)].

5. Определение основных размеров метчика (см. рис. 9): начальные диаметры: заборного конуса d, [см. формулу (4)];

к d = d + d (d для шагов 0,75Ч0,1 мм;

1,04,0Ч0,2 мм;

4,55,0Ч0.3мм);

к2 к длина рабочей части каждой ступени;

l=l +10Р, диаметр хвостовика d и з размеры квадрата h и а по ГОСТ 3449Ч71;

ширина и диаметр выточки b=5Р;

d = d ;

общая длина метчика при длине нарезаемого отверстия 13Р:

3 6. Определение угла подъема винтовых канавок:

7. Установление величин затылования по наружному диаметру заборной части К и по профилю К из расчета получения задних углов =3330 и =710 (для обычных материалов).

б Двухступенчатые метчики изготовляют с обратной конусностью (уменьшением диаметров в направлении к хвостовику), которая на 100 мм длины должна быть по среднему и внутреннему диаметрам 0,03Ч0,05 мм и по наружному диаметру 0,05Ч 0,10мм (для обычных материалов).

ВНИИ разработаны двухступенчатые метчики для нарезания резьбы в круглых плашках с резьбой МЗЧМ52 (Р=0,55 мм) и 1/ " труб.Ч11/ " труб.

8 (Р=0,9072,309мм).

Методика расчета двухступенчатых метчиков для нарезания резьбы в плашках имеет следующие отличительные особенности.

Этап 1. Наружный диаметр d, метчиков принимается для метрической нар резьбы равным номинальному наружному диаметру резьбы по СТ СЭВ Ч75 и для трубной резьбыЧноминальному наружному диаметру за вычетом допускаемого нижнего отклонения на наружный диаметр резьбы по ГОСТ 6357Ч73.

Средний диаметр d, метчиков определяется по формуле ср где d и d Чноминальный средний диаметр резьбы и половина 2 допускаемого нижнего его отклонения соответственно.

Для метрической резьбы нижнее отклонение соответствует полю допуска 6h (Р=0,752,0 мм) и 6g (Р=2,55,0 мм), для трубной резьбы Ч классу А.

Для резьб с полем допуска 8hЧ8g и класса В целесообразно иметь метчики с отклонением, соответствующим данным полям допусков.

Для метрической резьбы внутренний диаметр d = d - 0,216Р+, мм (d Ч вн 1 2 номинальный внутренний диаметр резьбы, мм;

Ч допуск на изготовление метчика, равный 0,01Ч0,02 мм (Р=0,51,5) и 0,02Ч0,035 мм (Р=25).

Для трубной резьбы внутренний диаметр метчиков равен номинальному внутреннему диаметру резьбы за вычетом допускаемого нижнего отклонения на наружный диаметр резьбы (ГОСТ 6357Ч73).

Этап 2. Количество канавок метчика где z Чколичество перьев плашки;

пл С=3Чдля метчиков М45Х4,0;

М45Х4.5;

М48Х5;

11/ " труб. и 11/ " труб.

8 С=2Чдля метчиков 1";

11/ " и 13/ труб.;

4 С= 1 Чдля всех остальных метчиков.

Ширина пера второй ступени F принимается из расчета перекрытия просвета между перьями плашки по внутреннему диаметру на 5% и более.

Этап 4. При расчетах длины заборной части метчиков высота для трубной резьбы принимается t=0,72Р (с учетом занижения диаметра начального конуса относительно внутреннего диаметра резьбы).

Этап 5. Диаметр начального конуса первой ступени определяется по формуле d = d Ч0,15Р мм.

к1 вн Длина калибрующей части каждой ступени равна высоте плашки Н п.

Расстояние между ступенями bН /2 Ч1,4Р мм.

пл МЕТЧИКИ-ПРОТЯЖКИ Метчики-протяжки рекомендуются для нарезания внутренней резьбы с относительно большим шагом в сквозных отверстиях, когда длина резьбы в несколько раз превышает ее диаметральные размеры.

Применение этого инструмента позволяет резко уменьшить число проходов. Так, при нарезании резьбы метчиками-протяжками машинное время сокращается до пяти раз по сравнению с нарезанием обычными метчиками и до 20 и более раз по сравнению с нарезанием резцами.

Особенно эффективно применение данного инструмента при получении многозаходной резьбы.

Обрабатываемый материал Ч стали, чугуны, цветные металлы и сплавы;

рекомендуемый диапазон диаметров нарезаемых резьб Ч 8Ч75 мм.

Во ВНИИ разработаны руководящие материалы, содержащие рекомендации по проектированию метчиков-протяжек, предназначенных для обработки материалов средней твердости в750 МПа, а также чертежи на метчики-протяжки широкой гаммы размеров [15].

Метчик-протяжка состоит из следующих основных частей: переднего направления, заборного и калибрующего резьбовых участков и хвостовой части.

Переднее направление предназначено для центрования обрабатываемого изделия относительно оси инструмента в начальный момент. Оно должно быть такой длины, чтобы после установки заготовки крепежная часть была свободной и выступала за торец изделия. Диаметр переднего направления выполняют с полем допуска h9, принимая за номинал внутренний диаметр нарезаемой резьбы.

Хвостовая часть может быть гладкой или иметь режущие элементы для снятия возможных заусенцев. Во втором случае ее диаметр делают на 0,1Ч 0,2 мм полнее внутреннего диаметра нарезаемой резьбы.

Известны три метода нарезания резьбы метчиками-протяжками [13].

Рис. 10. Устройство для закрепления метчика-протяжка в рездедержателе токарного станка:

1 Ч метчик: 2 Ч клин;

3 Ч державка Наиболее распространен метод, при котором обрабатываемую заготовку с метчиком, установленным в ней передним направлением, закрепляют в токарном патроне и метчик находится в переднем шпинделе станка.

Выступающую из заготовки часть переднего направления закрепляют в устройстве (рис. 10), установленном на суппорте.

В процессе нарезания суппорт станка вместе с инструментом перемещается от ходового винта в сторону задней бабки. Шпиндель станка вращается вместе с заготовкой. При, нарезании правой резьбы шпинделю сообщается обратное вращение.

При втором методе обрабатываемую заготовку закрепляют на суппорте станка, а метчик-протяжку пропускают через отверстие заготовки и свободный конец инструмента зажимают в патроне.

Недостаток этого метода, применяемого в том случае, когда метчик не может войти в отверстие шпинделя,Чнеобходимость применения специального приспособления для центрирования и закрепления заготовки.

При нарезании резьб большой длины (больше 100 мм) возможно применение третьего метода, при котором заготовку закрепляют на суппорте станка, а режущий инструмент устанавливают в центрах и передают вращение на два его конца от шпинделя станка и с помощью специального устройства.

При проектировании метчиков-протяжек и назначении их комплектности необходимо исходить из двух основных требований: обеспечения достаточной прочности метчиков и благоприятных условий для размещения стружки.

Достаточная прочность обеспечивается при условии, что длина заборной части метчиков-протяжек рассчитана при соблюдении соотношения где kЧчисло заходов нарезаемой резьбы.

Эта формула установлена по данным [15] с некоторыми уточнениями.

Условия для размещения стружки характеризуются коэффициентом, который определяется по ранее установленной формуле (1) и не должен быть меньше 0,5.

Согласно данным [15], максимальная длина инструмента L =40d550 мм.

max В общем случае длина переднего направления (до начала заборного конуса) равна ;

о+50 мм, хвостовой части (до начала резьбы) Ч25Ч50 мм и калибрующей частиЧ4Р мм.

Расчет метчика-протяжки начинается с определения толщины срезаемого слоя, допустимой по прочности, и суммарной длины заборной части (формула (2) без учета сомножителя соз ).

Применительно к трехканавочному метчику-протяжке для нарезания трехзаходной резьбы трап. 26Х (3Х8) в отверстиях длиной lо=80 мм (d = ммЧГОСТ 9484Ч73): a=0,0116 мм;

;

lз = 1065 мм.

При расчете lз значение t принято равным 4,64 мм с учетом превышения наружного диаметра метчика над номинальным значением приблизительно на половину допуска по СТ СЭВ 185Ч75 для многозаходных резьб.

Рассчитанная длина заборной части метчика может быть реализована в комплекте из трех-четырех метчиков.

При n=4 длина заборной части каждого метчика должна быть равна ~ мм.

При конструировании одинарных метчиков-протяжек для трапецеидальной резьбы следует руководствоваться положениями, изложенными при рассмотрении двухступенчатых метчиков.

При конструировании метчиков-протяжек:

обратная конусность и затылование по профилю назначаются, как для обычных метчиков [16], т. е. обратная конусность 0,1Ч 0,15 мм на 100 мм длины и задние боковые углы =7/10/ (возможно увеличение обратной б конусности);

профиль резьбы корригируется с учетом обратной конусности;

для фрезерования канавок необходимо предусмотреть фрезы по ГОСТ 3266Ч71: диаметр сердцевин для трех и четырехканавочных метчиков равен ~0,25d и ширина пера соответственно 0,4d и 0,25d;

для многозаходных резьб необходимы винтовые канавки, противоположные по направлению резьбы, но с одинаковыми углами подъема.

РЕГУЛИРУЕМЫЕ МЕТЧИКИ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ КРУПНЫХ РЕЗЬБ Процесс нарезания резьб большого диаметра обычными метчиками, как правило, сопровождается большой величиной разбивания резьбы по среднему диаметру. С целью получения годных деталей при нарезании их новым метчиком последний выполняют по среднему диаметру близко к нижнему пределу поля допуска среднего диаметра резьбы изделия. Но в этом случае в процессе работы или после первой переточки метчик начинает нарезать резьбу, с которой не свертывается резьбовой калибр ПР, т. е. он становится непригодным к эксплуатации.

Разработанная конструкция регулируемых метчиков [17] позволяет управлять размером среднего диаметра нарезаемой резьбы и добиться нужного расположения центра группирования размеров партии деталей.

Рабочая часть метчика для нарезания резьб в сквозных отверстиях (рис. 11) состоит из трех секций: режущей 1, калибрующей 2 и ведущей 4.

Калибрующая 2 и ведущая 4 секции выполнены в виде колец, надевающихся на хвостовик 8, выполненный заодно с режущей секцией /, и фиксируются относительно последней с помощью шпонок 3 и 5. При этом шпонка выполняется треугольной, а на внутреннем диаметре калибрующей секции сделано несколько треугольных шлицев. Ведущая секция с хвостовиком имеет шпоночное соединение. При изготовлении и в процессе работы калибрующая и ведущая секции метчика закрепляются режущей гайкой 6 и контргайкой 7.

Во время изготовления калибрующая секция метчика, имеющая несколько положений, устанавливается на хвостовике 8 так, чтобы шпонка 3 входила в средний шлиц (шлиц отмечен риской), после чего производятся заточка инструмента по передней грани и шлифование резьбы одновременно на всех трех секциях. При этом на режущей и калибрующей секциях зубья затылуются по профилю.

Величина затылования на режущей секции К = (0,0035О.ОО6) F мм.

1 п Такая величина обусловливает значение заднего бокового угла в цилиндрическом сечении резьбы метчика 7'Ч10' и является оптимальной с точки зрения точности нарезаемой резьбы и стойкости метчиков [16].

Рис. 11. Конструкции сборных регулируемых метчиков Величина затылования на ведущей секции К =0,03Ч0,05 мм. Изменение размеров нарезаемой резьбы осуществляется при повороте калибрующей секции относительно режущей и ведущей секций на некоторый угол, что обеспечивает определенное осевое смещение зубьев относительно зубьев двух других секций.

Такое рассогласование секций позволяет увеличить ширину профиля нарезаемой резьбы и соответственно средний диаметр на некоторую величину Трехсекционный метчик может быть использован для нарезания резьб как в сквозных, так и в глухих отверстиях. Однако для нарезания резьб в глухих отверстиях не требуется ведущая секция, и конструкция метчика в этом случае может быть упрощена.

Для нарезания резьбы в сквозных отверстиях необходимо изготовление ведущей секции с бочкообразными зубьями, так как в противном случае после выхода из отверстия последнего зуба режущей секции калибрующая не может обеспечить резания. При наличии ведущей секции, зубья которой вошли в витки нарезанной резьбы детали, после выхода из отверстия режущей части резание калибрующими зубьями будет обеспечиваться за счет рассогласования между калибрующей и ведущей секциями метчика.

В этом случае при резании правыми боковыми кромками зубьев калибрующей секции (секция повернута вперед) метчик будет упираться в профиль нарезанной резьбы левыми вершинками бочкообразных зубьев ведущей секции, а при резании левыми боковыми кромками (секция повернута назад) Чправыми вершинками зубьев ведущей секции.

Такие метчики могут быть использованы для нарезания точных резьб большого диаметра за один проход. В случае необходимости они могут быть использованы для нарезания резьбы в два и более проходов, а также в качестве последнего калибрующего метчика в комплекте метчиков при нарезании крупных точных резьб.

Шлифование резьбы двухсекционных регулируемых метчиков не отличается от шлифования обычных цельных метчиков.

ПРОФИЛИРОВАНИЕ РЕЗЬБОНАРЕЗНЫХ РЕЗЦОВ И ГРЕБЕНОК Один из наиболее эффективных способов увеличения производительности процессаЧувеличение суммарной длины одновременно работающих режущих кромок.

Применительно к резьботочению это обеспечивается за счет выбора оптимальной схемы резания и оптимального распределения удаляемого припуска по проходам при работе однолезвийным инструментом или между режущими элементами многолезвийного инструмента.

Рис. 12. Схемы резания при резьботочении При работе одним резцом схемы резания в зависимости от направления подачи резца относительно оси резьбы можно свести к трем схемам [18]:

профильной (рис. 12, а), последовательной (рис. 12, б) и профильно последовательной (рис. 12, в).

При профильной схеме резания направление подачи перпендикулярно к оси резьбы, при реализации остальных схем резания подача резца осуществляется под углом к оси резьбы, причем при последовательной схеме резания направление подачи совпадает с углом наклона стороны профиля, а при профильно-последовательнойЧпод углом меньшим, чем угол наклона стороны профиля.

Профильная схема резания является наиболее распространенной. При реализации профильной схемы режущие кромки резца при внедрении в материал детали срезают его последовательными слоями и окончательно формируют профиль резьбы на последнем проходе. Удаляемые сечения имеют жесткую коробчатую форму, и поэтому для их срезания требуются значительные усилия резания. Наиболее загруженным в силовом и тепловом отношениях участком является его вершина, так как она работает в зоне несвободного резания, имеет небольшое поперечное сечение и участвует в резаний на протяжении каждого из проходов.

При последовательной схеме условия работы резца будут более благоприятными, однако резьба получается менее точной.

При профильно-последовательной схеме резания одна из режущих кромок резца может срезать весьма тонкие стружки, что приводит к снижению стойкости резца и ухудшению качества нарезаемой резьбы [18].

Для устранения этих недостатков используют комбинированную схему резания, т. е. несколько резцов для раздельного удаления припуска:

профилирующий резец и один или больше предварительных резцов (форма профиля не лимитируется).

Одна нз разновидностей такой схемы получила наибольшее распространение на токарно-резьбонарезных полуавтоматах, в частности французской фирмы Kridan и западногерманской фирмы Етаg (рис, 12, г).

Необходимо отметить, что при комбинированной схеме резания количество проходов чистового резца зависит от точности попадания его в прорезанную резьбовую канавку, а последнееЧот точности относительного расположения чистового и чернового резцов.

Наиболее оптимальная с точки зрения производительностиЧ дифференцированная схема резания, при которой весь припуск срезается несколькими резцами за один проход.

На практике наибольшее распространение получили профильная и комбинированная схемы резания.

В работе [18] установлено, что оптимальный способ подачиЧобеспечение постоянства площадей сечения вырезаемого материала по проходам.

Переход от способа постоянства подач к указанному способу обеспечивает при одинаковом числе обработанных резцом деталей возможность уменьшения на 20Ч40% общего числа проходов и тем самым повышения производительности резьботокарных полуавтоматов по машинному времени в среднем на 30%.

Однако, согласно исследованиям ВНИИ, для создания приблизительно одинаковых условий работы резца на всех проходах целелесообразно иметь некоторое уменьшение вырезаемой площади на последних проходах.

Технические требования к большинству изготовляемых резьб допускают определенную величину сбега резьбы. Очевидно, в таких случаях для увеличения стойкости инструмента и производительности целесообразно применение многозубых резьбонарезных гребенок, каждый зуб которых является резцом и, следовательно, рассмотренная закономерность рационального распределения вырезаемой площади по проходам может быть применима для каждого зуба гребенки.

При проектировании гребенок за основу принимается профильная схема резания, при которой каждый предыдущий зуб гребенки по сравнению с последующим имеет определенное занижение как по вершине, так и по боковым сторонам.

Рис. 13. Профиль:

а Ч трехзубой гре6енки для резьбы ОТТМ1 и ОТТГ1;

б Ч резьбы ОТТМ1 и ОТТГ1 ( Ч припуск под резьбу) ВНИИ разработана и внедрена гамма многозубых (двух-, трех- и четырохзубых) твердосплавных резьбонарезных гребенок для нарезания внутренних цилиндрических и конических резьб с условным диаметром 60Ч 219 мм (для призматических гребенок) и 219Ч324 мм (для гребенок столбиков) в муфтах и наружных резьб на трубах нефтяного сортамента на муфто- и трубонарезных станках.

Применение резьбонарезных гребенок обеспечивает работу на скорости резания до 120 м/мин, точность резьбы степени 6, шероховатость R 3,2 мкм z при обработке сталей различных групп прочности.

При конструировании гребенок по возможности соблюдалось основное требование, заключавшееся в том, чтобы при заданном количестве проходов деление по высоте профиля для каждого из проходов (глубина врезания) обеспечивало уменьшение или равенство площади вырезаемого металла от прохода к проходу и от зуба к зубу при меньшей средней площади металла, вырезаемого чистовым зубом по сравнению с металлом, вырезаемым любым из черновых.

ВНИИ разработана методика профилирования резьбонарезных гребенок, обеспечивающая такую рациональную загрузку отдельных зубьев (рис.

13,14).

У спроектированной гребенки ширина каждого зуба меньше ширины последующего на величину, учитывающую наибольшую погрешность станка по шагу, допуск на изготовление и обеспечивающую при этом возможность резания боковыми сторонами.

Рис. 14. Схема вырезания профиля резьбы ОТТМ1 трехзубой гребенкой за семь проходов ( =0,10 мм;

=0,03 мм;

=0,18;

1 K =0). Цифрами обозначены порядковые номера зубьев VIII гребенки.

Величины занижения и черновых зубьев по сравнению с чистовым 1 определяют распределение вырезаемой площади между зубьями.

При числе проходов i=7 более оптимальны =0,10мм и ==0,03 мм, 1 обусловливающие уменьшение вырезаемой площади от зуба к зубу (1,97;

1,46 и 1,30 мм2), тогда как при =0,12 мм и =0,03 мм наибольшую 1 площадь вырезает второй зуб, что нерационально (таб. 6). В то же время величины =0,12 мм и =0,03 мм обусловливают относительно 1 рациональную загрузку зубьев при меньшем количестве проходов (i=5).

При конструировании гребенок необходимо иметь в виду, что конструкция гребенки может быть оптимальной только для определенного количества проходов.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗЬБОНАКАТНЫХ ГОЛОВОК Основное преимущество накатывания резьбы резьбонакатными головками Чвозможность их использования па универсальных металлорежущих станках и автоматах, что увеличивает производительность операции на метрических резьбах в четыре-пять раз по сравнению с нарезанием резьбонарезной головкой и на трапецеидальных резьбах в 10Ч12 раз по сравнению с нарезанием резьбовым резцом. Это обеспечивается главным образом за счет более высоких скоростей накатывания (30Ч90 м/мин), а также за счет накатывания резьбы за один проход и отсутствия свинчивания при обратном ходе.

Накатывание резьбы может осуществляться на любых материалах, в том числе труднообрабатываемых, способных подвергаться пластическим деформациям и характеризующихся относительным удлинением не менее 8%, твердостью до НRС 35Ч40.

При накатывании обеспечиваются:

высокие степени точности резьбы: 4Ч5-я при работе тангенциальными головками, 6Ч7-я при накатывании головками с осевой подачей метрических резьб и 7Ч8-я при накатывании головками с осевой подачей трапецеидальных резьб;

шероховатость поверхности профиля резьбы R 1,25 мкм;

a повышение прочности деталей с накатанной резьбой на 25Ч30% и износостойкости поверхностного слоя резьбы.

Резьбонакатные ролики имеют в десятки раз большую стойкость по сравнению с резьбонарезными инструментами;

применительно к конструкционным сталям с в750 МПа стойкость роликов при накатывании метрических резьбЧ2000Ч3000 пог. м резьбы, при накатывании трапецеидальных резьб с шагом 4Ч6 ммЧ800Ч1000 пог. м и с шагом 6Ч ммЧ400Ч800 пог. м.

Широко применяемый инструментальный материал для резьбонакатных роликовЧсталь Х12М, а наиболее оптимальныйЧлегированная сталь 6Х6ВЗМФС (ГОСТ 5950Ч73), разработанная ВНИИ и имеющая по сравнению со сталью Х12М большую (в 1,5 раза) прочность при изгибе и износостойкость. Разница в стойкости роликов из сталей 6Х6ВЗМФС и Х12М может достигать десяти и более раз в зависимости от физико механических свойств накатываемого материала: она тем выше, чем больше твердость обрабатываемого материала и чем больше возникающие при накатывании усилия.

КОНСТРУКЦИИ РЕЗЬБОНАКАТНЫХ ГОЛОВОК Резьбонакатные головки типа ВНГН предназначены для накатывания наружной метрической резьбы диаметром 4Ч52 мм и применяются на болторезных, сверлильных стайках и автоматах как вращающиеся, на токарных и револьверных станкахЧкак невращающиеся.

Московский завод режущих инструментов Фрезер серийноизготовляет головки типа ВНГН четырех типоразмеров: ВНГН-2, ВНГН-3, ВНГН-4, ВНГН-5.

Рис. 15. Резьбонакатная головка типа ВНГН-3: 1 Ч паз корпуса;

2 Ч паз хвостовика Резьбонакатная головка типа ВНГН-3 [19] для накатывания резьб диаметром 8Ч16 мм (рис. 15) состоит из хвостовика 1, на котором установлены корпус 2 и кольцо 3, закрепленное на корпусе колонками 4.

Между кольцом 3 и крышкой 6 установлены проставочиые втулки 5 и эксцентриковые оси 7, расположенные под углом, равным приблизительно углу подъема накатываемых резьб, на которых установлены резьбонакатные ролики 8, имеющие на наружной поверхности кольцевые профильные витки.

Между осями 7 и роликами 8 расположены игольчатые ролики 9. На задней цилиндрической ступени эксцентриковых осей установлены шестерни 10, которые находятся в зацеплении с зубчатым венцом хвостовика 1.

Раскрывающий механизм резьбонакатной головки скомбинирован из двух пар коленообразных пазов, изготовленных в хвостовике 1 и корпусе 2, в которых помещены пальцы 12 и ролики 13. Пальцы 12 установлены в отверстиях кольца выключения 14 и сердечника 15, в котором размещен упорный винт 17, закрепляемый контргайкой 16.

В момент работы заготовка подается в зону накатывания и при достижении упорного винта 17 перемещает его вдоль оси головки вместе с сердечником 15, пальцами 12 и роликами 13 до тех пор, пока ролики сойдут с продольного участка коленообразных пазов на винтовой участок и при помощи пружины 11, присоединенной к корпусу 2 и хвостовику 1, корпус совместно с накатной частью повернется относительно хвостовика.

При этом ролики 3, находясь на эксцентриковых осях 7, отойдут от оси головки, и ее можно свободно без свинчивания отвести в исходное положение.

Возврат головки в рабочее положение осуществляется путем перемещения кольца выключения 14 по направлению к переднему торцу головки под действием вилки, установленной на станке, или рукояткой, ввернутой в корпус 2.

Регулирование длины накатываемой резьбы осуществляется за счет изменения положения внутреннего упора 17, а диаметраЧпутем поворота кольца 3 и крышки 6 относительно корпуса 2 при освобожденных гайках.

Основное конструктивное отличие описанной разьбонакатной головки от резьбонакатной головки фирмы Fеttе (ФРГ) заключается в механизмах открытия и закрытия головки: у головки фирмы Fеttе этот механизм представляет собой простой зубчатый замок, а у головок типа ВНГНЧдва перекрещивающихся коленообразных винтовых паза, изготовленных в корпусе и хвостовике, что обеспечивает большую надежность и долговечность конструкции механизма открывания головок.

Резьбонакатные головки типа ВНГН Ч трап. предназначены для накатывания на токарных, револьверных и болторезных станках трапецеидальных правых и левых резьб диаметром 16Ч42 мм с максимальным шагом 6 мм и длиной до 500 мм [20].

Московский завод режущих инструментов Фрезер изготовляет серийно четыре типоразмера головок (правые и левые): ВНГН Чтрап. 1, ВНГНЧ трап. 2, ВНГНЧтрап. 3, ВНГНЧтрап. 4.

Данные головки являются разновидностью головок ВНГН и имеют следующие отличия;

сердечник выполнен в виде гильзы на конце с внутренней резьбой, в которую ввернута заглушка с упорным винтом, на конце которого установлены контргайки;

зубчатый венец хвостовика заменен зубчатым колесом, закрепленным шпонкой;

на цилиндрической шейке хвостовика установлено кольцо со штифтом и сухарем, служащим опорой для пружины.

Головка регулируется на заданный размер накатываемой резьбы регулировочными винтами.

Резьбонакатные головки типа ВНГТ являются также разновидностью головок типа ВНГН и предназначены для накатывания резьбы на тонкостенных водогазопроводных трубах (ЧМТУ УкрНИТИ 576Ч64) диаметром 1/ Ч2" на токарных, револьверных, болторезных и трубонарезных станках.

Серийный выпуск этих моделей головок освоен Московским заводом режущих инструментов Фрезер.

На базе резьбонакатных головок типа РНГТ во ВНИИ разработаны резьбонакатные головки для накатывания резьб на сплошных изделиях диаметром 90Ч140 мм с максимальным шагом накатываемой резьбы 4 мм, головки для накатывания наружных конических резьб на геологоразведочных трубах диаметром 42Ч52 мм и малогабаритные резьбонакатные головки для накатывания цилиндрических резьб на сплошных изделиях диаметром 3Ч50 мм с максимальным шагом накатываемой резьбы 2 мм. Данные резьбонакатные головки внедрены на ряде машиностроительных заводов страны.

Универсальные резьбонакатные головки типа ГУР [23] предназначены для накатывания наружных треугольных и трапецеидальных одно- и двухзаходных правых и левых резьб диаметром 12Ч90 мм с шагом до 10 мм на универсальных токарных и револьверных станках (рис. 17).

Разработано четыре типоразмера головок: ГУР-4, ГУР-5, ГУР-5А, ГУР-6.

Принципиальная конструктивная особенность головок Ч возможность изменения угла установки роликов относительно оси головки, что позволяет регулировать накопленную ошибку шага нарезаемой резьбы.

На цилиндрической шейке центрального зубчатого колеса 1 головки типа ГУР-5 установлена задняя крышка 2 с запрессованными осями 3, на которых установлены зубчатые колеса 4, находящиеся в зацеплении с центральным зубчатым колесом 1. Зубчатые колеса 4 связаны крестовинами 5 с эксцентриковыми осями 6, на которых установлены резьбонакатные 7 и игольчатые 8 ролики. Передняя и задняя цапфы эксцентриковых осей базируются на шарнирных подшипниках 9 типа ШЗО (ГОСТ 3635Ч54).

Использование таких подшипников в качестве поворотных элементов значительно упрощает изготовление головок и обеспечивает их жесткость.

Шарнирные подшипники 9 размещены в крышке 11 и кольце 13, которые скреплены винтами 10 посредством трех колонок 12. Поворот крышки относительно кольца 13 изменяет угол установки резьбонакатных роликов относительно оси головки, что достигается вращением двух регулировочных винтов 14.

Резьбонакатная головка регулируется на заданный диаметр накатываемой резьбы с помощью двух регулировочных винтов 16.В конце рабочего хода она раскрывается под действием упора, закрепленного на станине станка.

После накатывания резьбы заданной длины ползун 15 останавливается, а головка продолжает движение вдоль оси изделия до выхода ролика ползуна из паза задней крышки.

Далее под действием пружины 17 накатная часть головки поворачивается относительно центрального зубчатого колеса 1, тем самым резьбонакатные ролики отводятся от оси головки, и ее можно свободно без свинчивания возвратить в исходное положение. Закрытие головки осуществляется рукояткой, ввернутой в кольцо 13.

Рис. 17. Универсальная резьбонакатная головка типа ГУР-5 для накатывания наружных резьб диаметром 22Ч52 мм Резьбонакатные головки типа ГУР просты в эксплуатации, требуют незначительное время на регулировку и переналадку. Головки внедрены на многих предприятиях.

Головка для накатывания конической резьбы разработана (конструкция ВНИИметмаш) для накатывания резьбы на бурильных трубах (ГОСТ 631Ч75), предварительно проточенных на конус [24].

Резьбонакатная головка (рис. 18) разработана для трубонарезных станков Рис. 18. Головка для накатывания конической резьбы модели 9123, Пять резьбонакатных роликов 7 установлены на игольчатых подшипниках на эксцентриковых осях 5, которые поворачиваются в дисках 1 и 6 (диск 1 прикреплен к корпусу 12 шпильками 18). Головка на размер накатываемой резьбы регулируется винтами 19.

В отверстие корпуса на подшипниках скольжения установлено находящееся в зацеплении с зубчатыми колесами 9 центральное зубчатое колесо 10, которое может поворачиваться относительно корпуса на угол, величину которого определяют с учетом поворота эксцентриковых осей на 180. В отверстии центрального зубчатого колеса расположен шток 17 с пальцем 15, на котором установлены сферические подшипники 16 и упорный диск 11.

Контакт сферических подшипников с опорными планками 20, находящимися в продольном пазу центрального колеса, и копиром 21, установленным в продольном пазу корпуса, осуществляется под действием пружины 13, при накатывании резьбыЧпод действием усилий, возникающих в процессе обработки.

На штоке 17 расположены оси 4 с резьбой, головка 8 и упорный фланец 8, который может вращаться благодаря наличию упорного подшипника 2.

Фланец 14, который служит для закрепления головки к шпинделю станка, можно соединить неподвижно с корпусом 12 или с колесом 10;

подвижным может быть корпус с дисками либо центральное колесо. При этом эксцентриковые оси могут поворачиваться по часовой стрелке или против нее (если смотреть на головку со стороны дисков). Подвижные элементы и направление вращения эксцентриковых осей определяют конструктивное исполнение головок, для которых принцип радиального перемещения резьбонакатных роликов одинаков, а усилия, действующие на сферические подшипники и копир, различны по величине.

Конструкция головки может иметь два исполнения. В головке первого исполнения (рис. 18, а) корпус выполнен подвижным, а фланец прикреплен неподвижно к центральному колесу 10. В головке второго исполнения (рис. 18,6) подвижным выполнено центральное колесо, а фланец 14 неподвижно прикреплен к корпусу 12. Эксцентриковые оси в головке первого исполнения в процессе накатывания правой резьбы поворачиваются по часовой стрелке, а эксцентриковые оси головки второго исполненияЧ против часовой стрелки.

По длине резьбы головку настраивают путем осевого перемещения упорного фланца 3, а по диаметруЧуглового перемещения дисков 6 и относительно корпуса 12 (с помощью винтов 19).Шпильки 18 при этом должны быть ослаблены. Конусность резьбы задают с помощью сменного копира 21.

При работе конец трубы закрепляют в специальном зажимном устройстве станка и подают вращающуюся головку с усилием осевого подпора на обточенный заранее на конус конец трубы. Резьбонакатные ролики, захватив заготовку, перемещатся в осевом направлении вместе с суппортом. В это время шток 17 вместе с пальцем 15 останавливаются, так как фланец упирается в конец трубы. При осевом перемещении корпуса 12 с копиром относительно пальца 15 последний (для головки первого исполнения) поворачивается на угол, определяемый профилем копира 21. В головке второго исполнения поворачиваются центральное колесо, зубчатые колеса и эксцентриковые оси 8. Поворот эксцентриковых осей обеспечивает радиальное перемещение резьбонакатных роликов, которое задается копиром и согласовывается с осевым перемещением головки.

После накатывания резьбы заданной длины головка автоматически раскрывается (так как сферический подшипник попадает на участок копира с большим углом наклона), а затем принимает первоначальное положение благодаря тому, что упорный диск 11 взаимодействует с неподвижными упорами, установленными на станке, а корпус или центральное колесо, перемещаясь в осевом направлении, одновременно поворачивается (под действием усилий, возникающих при взаимодействии подвижного копира с неподвижным сферическим подшипником).

Во ВНИИметмаше разработаны головки двух типоразмеровЧРНГВ- для накатывания резьб длиной до 67 мм на бурильных трубах диаметром мм и РНГВ-114 для накатывания резьб длиной 86 мм на трубах диаметром 114 мм;

конусность резьбы 1/, шаг 3,175 мм.

Резьбонакатные ролики для этих головок взаимозаменяемы. Они прошли промышленные испытания на Первоуральском новотрубном заводе.

При накатывании резьбонакатными головками производительность станка увеличилась в 1,4 раза по сравнению с производительностью этих же станков при использовании трубонарезных патронов ТН4К, однако при накатывании трудоемкость обработки концов труб несколько выше, чем при нарезании.

Основные недостатки резьбонарезных головок:

1) накатывание головкой резьбы только одного диаметра;

2) отсутствие регулировки конусности, которая получается за счет копира, имеющего сложный и нетехнологичный для изготовления профиль;

3) относительно большие габариты головок (масса 200Ч215 кг).

Малогабаритная резьбонакатная головка модели РНГТМ- предназначена для накатывания резьб диаметром 3Ч10 мм.

В центральном отверстии корпуса помещена контргайка специальной формы, жестко фиксирующая упорный винт. На корпусе установлены втулка и кольцо выключения, состоящее из задней крышки и кольца, в отверстиях которого размещены пальцы. На передней части корпуса базируется регулировочное кольцо, в резьбовых отверстиях которого закреплены колонки с проставочными втулками.

Резьбонакатная часть головки состоит из резьбонакатных роликов, установленных на осях, которые базируются в отверстиях кулачков. Кулачки имеют две жесткие опоры в виде цилиндрических хвостовиков и установлены в отверстиях передней части корпуса и передней крышки. В отверстиях верхней части кулачков расположены ползуны, которые своим квадратным концом входят в пазы регулировочного кольца. В коленообразных винтовых пазах корпуса на пальцах установлены ролики. От осевого перемещения втулка удерживается пружинным кольцом. В центральном отверстии корпуса установлен сердечник, в который ввернут упорный винт.

Для настройки на заданный размер резьбы необходимо посредством регулировочных винтов повернуть через штифт регулировочное кольцо относительно втулки, т. е. сблизить или развести резьбонакатные ролики.

Открытие головки в конце накатывания производятся пружинами, воздействующими на штифты.

Резьбонакатная головка модели РНГТМ-1 работает так же, как и головки модели РНГТ. Головка может быть использована в работе как вращающаяся и как стационарная (невращающаяся). При относительно небольших габаритах головка охватывает больший диапазон диаметров накатываемых резьб по сравнению с серийно изготовляемыми головками модели ВНГН.

Испытания головки показали стабильную работу, что позволяет рекомендовать ее для использования в промышленности.

Тангенциальные резьбонакатные головки типа ТНГС, разработанные ВНИИ с синхронизацией вращения накатывающих роликов [25, 26], обеспечивают получение окончательно обработанных резьбовых деталей небольшой длины на автоматическом токарном оборудовании. При этом процесс накатывания не выделяется в отдельную операцию, требующую применения специализированных резьбонакатных станков.

Резьбонакатная головка (рис. 19) состоит из корпуса 1, в пазах которого установлены удерживаемые прижимными планками 13 и 2 ролико держатели 12 и 3, в которых на твердосплавных осях 8 установлены реэьбонакатные ролики 18 с винтовой резьбой. Возникающее при накатывании осевое перемещение роликов воспринимается твердосплавными втулками 11.

В торцовые шпоночные пазы резьбонакатных роликов входят выступы зубчатого колеса 9, фиксируемого от осевого перемещения бронзовыми втулками 7. От поворота и продольного перемещения твердосплавные оси удерживаются винтами 10. Резьбонакатные ролики связаны между собой механизмом синхронизации их вращения, включающим зубчатые колеса 4. 6, 9 и центральное колесо 21, установленное на компенсаторе 23, в пазы которого входят пружины 24. Центральное колесо с компенсатором может поступательно перемещаться при вращении центральной оси 25 в резьбовом отверстии опоры 26. Такое перемещение вызывает поворот кинематически связанных с ним резьбонакатных роликов, благодаря чему достигается их точная настройка по шагу обрабатываемой резьбы.

Настройка инструмента на диаметр накатываемой резьбы производится вращением винтов 16 и 14 с правой и левой резьбой, связанных между собой крестовиной 15. Вращение этих винтов приводит к радиальному перемещению роликодержателей с роликами, т. е. к изменению диаметра накатываемой резьбы. Инструмент настраивается при отжатых стопорных винтах 17 и гайках 5.

Тангенциальные резьбонакатные головки модели ТНГС позволяют регулировать конусность обрабатываемой резьбы поджатием или ослаблением регулировочных винтов 19 с последующей фиксацией положения роликодержателей стопорными винтами 20, установленными с двух сторон резьбонакатной головки в верхней и нижней опорных планках 22 и 27.

Перед установкой головки на станок с помощью установочного шаблона с микрометрическим винтом настраивается длина рабочего хода поперечного суппорта станка.

Изготовление тангенциальных резьбонакатных головок модели ТНГС двух типов (ТНГС-1, ТНГС-2) освоено Московским заводом режущих инструментов Фрезер.

Головки внедрены на промышленных предприятиях при изготовлении резьб степеней точности до 4h (ГОСТ 16093Ч70) при шероховатости поверхности в пределах Ra0,63 мкм (ГОСТ 2789Ч73). Головки обеспечивают в сочетании с высокой точностью и эксплуатационной надежностью инструмента возможность изготовления на автоматическом токарном оборудовании широкой номенклатуры деталей с цилиндрической и конической, правой и левой резьбами из разнообразных материалов. в том числе труднообрабатываемых.

Годовой экономический эффект от внедрения одного комплекта роликов Ч не меньше 1000 руб.

Тангенциальная резьбонакатиан головка типа ТНГН-2 разработана и серийно изготовляется московским заводом режущих инструментов Фрезер [27] для накатывания наружных резьб диаметром 6Ч14 мм.

Резьбонакатная головка (рис. 20) состоит из державки 1 с планкой 2, закрепленной винтом 3, который, кроме того, удерживает от выпадания ось 4. В отверстии державки 1 на оси 4 установлен корпус 5, который выставляется по оси головки винтом 6 и фиксируется гайкой 7. В отверстиях корпуса 5 друг против друга на эксцентриковых осях 8 установлены резьбонакатные ролики 9 с многозаходной резьбой. Вращение резьбонакатных роликов относительно друг друга не синхронизировано. От осевого перемещения резьбонакатные ролики 5 удерживаются опорными шайбами 10 и 15, которые отпроворота зафиксированы винтом 11 и штифтом 14. Для свободного вращения резьбонакатных роликов 9 между ними и эксцентриковыми осями 8 расположены игольчатые ролики 12, между которыми установлено проставочное кольцо 13. Звездочка 16 и винт предотвращают поворот эксцентриковых осей 8 в процессе накатывания.

В процессе накатывания тангенциальными головками с поперечной подачей неизбежны небольшие осевые перемещения резьбонакатных роликов и головки. Для уменьшения этого в головке предусмотрены тарельчатые пружины 18 и 19. установленные на оси 4 и эксцентриковой оси 8.

Для установки резьбонакатной головки в различные модели станков, автоматов и полуавтоматов державка резьбонакатной головки может иметь два исполнения: при первом (см. рис. 20, а) Ч державка выполняется прямоугольного сечения;

при втором (см.рис.20,б)Чдержавка имеет ласточкин хвост с установочной планкой 2, закрепленной на державке винтом 23, что позволяет регулировать расположение головки в осевом направлении винтом 22 с фиксацией после перемещения гайкой 24.

При работе головку, установленную на поперечном суппорте автомата, от кулачка подают на вращающуюся заготовку. При совпадении оси резьбонакатных роликов с осью заготовки головка быстро отводится назад в исходное положение.

Простота конструкции и технологичность изготовления головкиЧ преимущества ее по сравнению с тангенциальными головками с синхронным вращением резьбонакатных роликов.

Недостатки головки:

1) небольшой диапазон диаметров накатываемых резьб из-за наличия в конструкции эксцентриковых осей. что увеличивает номенклатуру головок по сравнению с существующими тангенциальными головками с синхронным вращением роликов.

2) нестабильность накатывания резьб с точностью выше седьмой степени при шероховатости профиля R 1,25 мкм.

а РАСЧЕТ СИЛ ПРИ НАКАТЫВАНИИ РЕЗЬБ Силы при накатывании резьб и их распределение по отдельным виткам роликов и роликамЧосновные факторы, определяющие конструктивные размеры отдельных узлов резьбонакатных головок и работоспособность роликов.

Однако до настоящего времени не были установлены общие основные параметры процесса накатывания резьб, определяющие нагрузки на ролики, и их влияние на силы, возникающие при накатывании.

Проведенные эксперименты выявили влияние на силы при накатывании только отдельных частных факторов, как, например, шаг резьбы, диаметр роликов и т. д., причем изменяющихся в узких диапазонах [19, 28].

Такие исследования носят ограниченный характер, и рекомендации оказываются неправомочными при изменении условий накатывания, например, диаметра ролика или заготовки, длины заборной и калибрующей частей ролика и др.

Исследованиями ВНИИ установлены основные параметры процесса накатывания и их влияние на возникающие силы при различных условиях эксплуатации.

За основные параметры процесса накатывания, определяющие нагрузку на отдельные витки роликов и ролики в целом, приняты Хсредняя толщина выдавливаемого слоя а, приходящаяся на периметр контакта 1ц витков ср заборной части ролика с заготовкой в плоскости, проходящей через ось заготовки, площадь контакта S витков ролика и периметр контакта l витков к п.к калибрующей части ролика.

Тогда в общем виде зависимость радиальной силы Р, возникающей при р накатывании, может быть выражена зависимостью где х, у, и zЧстепени влияния соответствующих параметров;

СЧвеличина, постоянная для данных условий.

Аналогично может быть выражена тангенциальная сила Р.

т Средняя толщина выдавливаемого слоя где FЧплощадь выдавливаемого слоя в плоскости контакта.

Площадь контакта второго и всех последующих витков ролика где l Чдлина дуги контакта, к Для первого витка Значения площадей контакта, рассчитанные по этим формулам, превышают фактические площади на 3Ч7% в зависимости от диаметров ролика D и заготовки D и величины внедрения витков Н что не р з в.н оказывает практического влияния на величину определяемых сил.

Подставив значения а и S в уравнение (5) получим в общем виде ср к следующую зависимость:

Среднее значение силы, действующей на ролик:

где f, l, l Чсредние значения параметров процесса накатывния, к.з п.к относящиеся к одному ролику;

fЧвыдавливаемая площадь, мм2;

l, l Чпериметр и длина дуги контакта витков заборной части, мм;

п.з к.з l Ч периметр контакта витков калибрующей части, мм.

п.к Произведение l l не является средней контактной площадью, а лишь п.з к.з косвенно ее характеризует. Результаты экспериментов и математический вывод зависимостей показали целесообразность использования в качестве одного из основных параметров процесса накатывания такого произведения, что не исключает возможность замены его на площадь контакта.

В схемах для расчета параметров F, l и l (рис. 21) выдавливаемая п. к.

площадь и периметр контакта зависят от величины внедрения витков ролика и их формы, а длина дуги контактаЧот величины внедрения и диаметров ролика и заготовки.

В зависимости (6) степени влияния х, у и z и постоянная С определяются экспериментальным путем. Для расчета средних значений параметров f, l, п.з l, l предварительно определяются параметры F, l и l для каждого витка к.з п.к п. к роликов и находится их сумма. При этом учитывается, что каждый виток роликов, за исключением первого вступающего в работу витка, воздействует и на металл, выдавленный предыдущими витками (рис, 22).

В табл. 7 приведены основные формулы и коэффициенты для определения параметров процесса накатывания приминительно к резьбам:

трапецеидальной однозаходнойпоГОСТ 9484Ч73, трубной цилиндрической по ГОСТ 6357Ч73 и резьбы насосно-компрессорных труб и муфт по ГОСТ 633Ч63 (при Н Н для F и l ).

в.н R п Рис. 21. Схема для расчета: а - длины дуги контакта;

б Ч выдавливаемой площади и периметре контакта Длина дуги контакта (см. рис. 22) определяется по формуле Угол определяется из зависимости где Методика расчета значений основных параметров процесса накатывания состоит из следующих этапов.

1. Определение полной (накопленной) величины внедрения Н для в.н каждого витка по фактическим перепадам высот витков роликов и величина внедрения калибрующих витков Н в заготовку от ее диаметра;

внк где h Чперепад между вершинами калибрующего и рассматриваемого i витка, 2. Определение фактической величины внедрения h.

вн Рис. 22. Совмещенное расположение витков и выдавливаемая ими площадь.

Индексами 1, i-1, i обозначены порядковые номера витков Таблица Продолжение 3. Определение величины выдавливания Н, которая устанавливается выд из условий постоянства объема до и после деформации.

Для удобства расчетов произведена замена объема на площадь, что для практических случаев накатывания головками обусловливает погрешность в величине Н не более 3%:

выд Формулы для определения F и значения коэффициентов А и В приведены i в таблице.

Расчетные и экспериментальные величины Н хорошо согласуются выд между собой.

При определении величины выдавливания Н калибрующего витка в выдк формулу подставляются значения Н и F.

внк к При определении F в формулы F=f(Н ) для витка с радиусной к вн вершиной и F =(Н ) для витка с плоскосрезанной вершиной (см. табл. 7) к вн подставляются значения H =H.

вн внк Значение Н рассчитывается из условия равенства площадей F и F внк к выд до и после деформации, что обеспечивается при H =tЧH, где t=t+t- внк вдк наибольшая высота профиля накатываемой резьбы, мм;

t Чноминальная высота профиля резьбы, мм;

t Чполовина нижнего отклонения на внутренний диаметр резьбы, мм.

4. Определение полной (накопленной) величины внедрения Н с учетом вн.ф металла, выдавленного предыдущими витками:

5. Определение общей (накопленной) площади деформации F, нарастающей от витка к витку (см. табл. 7) путем подстановки значений Н.

вн.ф 6. Определение условной величины H от внедрения данного витка:

вн.ф 7. Определение условной величины F путем подстановки значений H.

вн.ф 8. Расчет фактической площади, деформируемой одним витком:

9. Расчет периметра контакта l путем подстановки значений H.

п вн.ф 10. Расчет длины дуги контакта l [см, формулу (7)], причем значение х к определяется по фактической величине внедрения h.

вн В результате экспериментов при накатывании резьбы на стали твердостью НВ 190Ч212 получена следующая зависимость:

где f/l Чсредняя толщина деформируемого слоя.

п.з Зависимость (9) получена при накатывании наружной трапецеидальной резьбы с шагом 5, 6, 8 и 10 мм с использованием заготовок роликов D =140112 мм и D =80130 мм, что обусловило следующие параметры з р процесса накатывания: f/l =0,050,25 мм, l =620 мм, l =510 мм, l = п.з п.з к.з п.к 1056 мм.

Расчетное значение сил с достаточной для практики точностью согласуется с экспериментальными данными.

Полученная зависимость отличается универсальностью и позволяет определять значения сил независимо от типа и шага накатываемой резьбы, диаметров роликов и заготовки и различий в конструктивных параметрах резьбовых витков роликов.

С помощью этой формулы может быть проверена, в частности, оптимальность создаваемых конструкций роликов.

Значение тангенциальной силы по экспериментальным данным составляет 0,12Ч0,15Рр.

Анализ полученной зависимости показывает, что с уменьшением толщины выдавливаемого слоя, произведение периметра и длины дуги контакта витков заборной части и периметра контакта витков калибрующей части силы при накатывании уменьшаются. Оптимальность конструкций отдельных витков роликов и роликов в целом может быть оценена по величинам параметров процесса накатывания, которые они обусловливают. В частности, оптимальное количество витков на калибрующей части роликов n =2.

к В установленной зависимости произведение l l косвенно характеризует п.з к.з площадь контакта S.

к В дальнейшем предполагается установить зависимость, в которой это произведение будет заменено Sк.

Таблица Установленная зависимость действительна при накатывании резьб в конструкционной углеродистой стали твердостью НВ 183Ч201.

При изменении твердости необходимо пользоваться поправочными коэффициентами (табл. 8), установленными из условий пропорциональной зависимости величин сил от твердости.

РАСЧЕТ РОЛИКОВ К РЕЗЬБОНАКАТНЫМ ГОЛОВКАМ В большинстве рассмотренных конструкций резьбонакатных головок (типов ВНГН, ГУР, РНГМ и др.) перемещение роликов к оси и от оси заготовки осуществляется с помощью эксцентрикового устройства. Диаметр роликов при этом должен быть выбран таким образом, чтобы обеспечить надежную работу механизма раскрытия и минимально необходимый зазор между роликами и деталью при отводе головки.

Зазор между роликами и деталью (рис. 23) аналитически может быть представлен зависимостью где О ОЧмежцентровое расстояние между эксцентриковой осью и деталью, мм (величина, постоянная для данной конструкции головки определенного типоразмера);

Чэксцентриситет, мм;

Ч угол раскрытия, град;

р D Чнаружный диаметр ролика, мм;

р D Ч наименьший внутренний диаметр детали, мм.

д Рис. 23. Схема расположения ролика и заготовки: 1 Ч в момент накатывания;

2Ч3 момент раскрытия В момент накатывания зазор =0 и =. При этих условиях р н Во избежание заклинивания эксцентриковых осей и обеспечения безотказного быстрого раскрытия головки в конце хода угол следует н принимать равным 50Ч55.

После раскрытия головки зазор должен быть:

где 'Чзазор между наружными диаметрами роликов и накатываемой резьбы;

где t Ч теоретическая высота профиля накатываемой резьбы, мм;

Н0d Чнижнее отклонение по внутреннему диаметру, принимаемое для меньшей степени точности накатываемы резьб.

Зазор ' принимается равным для метрических резьб диаметром до 5 мм 0,5 мм, диаметром 5Ч20 ммЧ1 мм, для резьб большего диаметраЧ 1,5 мм.

Для трапецеидальных резьб зазор '=2Ч4 мм в зависимости от длины, диаметра и шага накатываемой резьбы.

При величине зазора, определенной по формуле (11), угол раскрытия р не должен превышать 170:

При > 170 накатывание рекомендуется производить головкой другого р типоразмера.

Рассчитанное значение наружного диаметра ролика обычно округляют до целого числа.

Наружный диаметр резьбы ролика для резьбонакатных головок тангенциального типа может быть определен [29] по зависимости где K и K Ччисло заходов ролика и изделия;

р и d и d Чдиаметр заготовки и внутренний диаметр накатываемой резьбы, мм;

з в P = (3,5Ч4) Чудельное среднее давление, МПа;

ср т ЕЧмодуль упругости обрабатываемого металла, МПа;

Ч предел текучести, МПа.

т После определения наружного диаметра ролика определяют его средний и внутренний диаметры, для чего рассчитывают значение высот головки t и 1р ножки t витка ролика (расстояния от среднего диаметра до вершин 2р выступов и впадин витков калибрующей части), обеспечивающие возможность работы как открытым, так и замкнутым контуром.

Для трапецеидальной резьбы где ;

t и t Чноминальная рабочая высота головки и ножки накатываемой 1 резьбы;

РЧ шаг накатываемой резьбы, мм;

Чдопуск на изготовление, мм;

изг где H Ч рабочая высота профиля резьбы, мм.

Радиус при вершине R=0,19 Р.

Допуск на изготовление принимается равным для шагов Р2 мм 0,02 мм;

для Р=2,55 ммЧ0,03 мм и для Р>5 ммЧ0,04 мм.

В случае прямолинейной вершины у витков калибрующей части роликов где а Ч номинальный зазор в резьбовом соединении (ГОСТ 9484Ч с 73).

Для метрической резьбы где t =0,217Р и t =0,325Р.

2 Радиус при вершине R=0,126Р.

Допуск на изготовление принимается равным 0,01 мм (Р1 мм);

0,02 мм (Р=1,25Ч3,0 мм) и 0,03 мм для больших шагов.

В случае прямолинейной вершины у витков калибрующей части роликов где t =t =0,32Р (ГОСТ 6357Ч73).

1 Радиусы при вершине и впадине витка ролика R =(0,136РЧ0,043) мм и R = (0,137Р+0,026) мм.

Ширина роликов Вр определяется по максимальному шагу резьбы, накатываемой данной головкой. За основу берется ролик с односторонней заборной частью (первый в комплекте):

где n Чколичество витков на заборной части;

з l Чрасстояние от переднего торца до первого витка заборной части;

l Чрасстояние от заднего торца до последнего витка калибрующей части.

При определении ширины ролика принимали n =2 или n =3 (максимально з з возможное количество витков), С целью уменьшения сил накатывания число витков калибрующей части следует назначать наименьшим, т. е. n = к читывая уменьшение расстояния l от ролика к ролику за счет смещения витков на величину P/z приводящее к уменьшению количества полных калибрующих витков на ряде роликов, принимаем для первого ролика n =3.

K С уменьшением шага накатываемой резьбы при неизменном l размер l 1 будет увеличиваться.

Ширина первого ролика при двусторонней заборной части связана с параметрами ролика соотношением где l =Р/2+l и l =(z-1)P/z+l, причем поправка l0.

1 1 Здесь учтено, что при работе другой стороной ролика первый ролик должен работать, как последний.

При заданных ширине и параметрах ролика поправка l на величину l и l определяется из зависимости Основные методические положения по конструированию заборной части роликов с конической схемой расположения кольцевых витков на заборной части (см. рис. 22), разработанные применительно к роликам для накатывания резьбы на водогазопроводных трубах [30], распространяются также на ролики для накатывания резьбы на сплошных изделиях и сводятся к следующему;

1) выбор закона распределения F =f(i) площадей, деформируемых I отдельными витками;

2) определение общей (накопленной) площади деформирования F =(i), I нарастающей от витка к витку с учетом установленного закона распределения;

3) установление закона изменения F=(H ). Деформируемой площади от вн величины H подъема витков (глубины внедрения вершины витка в вн заготовку) при принятой форме витков заборной части;

4) определение величины H подъема каждого витка из зависимости вн F=(H ) путем подстановки в нее значения F, относящегося к данному вн I витку.

В этих закономерностях iЧпорядковый номер витка, количество которых может изменяться от 1 до п (пЧколичество витков на заборной части).

Этапы расчета рабочей части роликов 1. Высота профиля и форма витков калибрующей части назначаются в соответствии с установленными зависимостями.

2. Радиус при вершине витков заборной части Р принимается равным радиусу при вершине витков калибрующей части, т. е. 0.126Р для метрической резьбы, 0.19Р для трапецеидальной и 0,137PЧ0,043 для трубной резьб.

3. Величина внедрения витков калибрующей части H заготовку вн.к определяется из условия равенства выдавливаемой и выдавленной площади, что практически допустимо, причем должно соблюдаться условие где H Ч высота выдавленного профиля;

выд t Ч номинальная стандартная высота головки образуемой резьбы при заданной ее форме.

Для метрической резьбы H =0.31Р при t =0,325Р с прямолинейной вн.к вершиной;

для трапецеидальной резьбы H =0,35Р при t =0,25Р;

для вн.к трубной резьбы H =0,ЗЗР при t =0,ЗЗР с закругленной вершиной вн.к (R=0,137Р+0,026).

4. Величина внедрения первого витка H, назначается равной H =0,25Р.

вн.1 вн. Такая величина всегда обеспечивает контакт первого витка с заготовкой при нагрузке на первый виток значительно меньшей, чем на любой последующий виток, что улучшает условия захвата заготовки роликов в начальный момент накатывания.

5. Площадь F=(H ), выдавливаемая отдельными витками при вн закругленной вершине витка (см. рис. 21, б), определяется из следующих зависимостей:

при H H вн R при H H вн R где 6. Площадь F общая (накопленная) площадь деформирования, к приходящаяся на первый калибрующий виток, определяется из зависимости (12), путем подстановки при H =H.

вн.к вн 7. Площадь деформирования F и суммарная площадь деформирования F, i i приходящаяся на каждый виток, начиная со второго, определяется с использованием зависимостей где dЧразность прогрессии.

Эти зависимости установлены из условия, что деформируемые площади распределяются по отдельным виткам по закону арифметической прогрессии.

Разность прогрессии выбирается так, чтобы площадь, деформируемая последним витком, была в два-три раза меньше площади, деформируемой вторым витком.

8. Величина внедрения каждого витка при H определяется с вн использованием зависимости (12) путем подстановки в нее общей площади деформирования F, относящейся к данному витку, из зависимости (13);

i величина занижения витков заборной части относительно калибрующих витков представляет разность H -H.

вн.к внi ВЫВОДЫ 1. На основании анализа отечественной и зарубежной литературы.

последних исследований и опыта практического использования даны рекомендаций по конструированию, особенностям изготовления и области применения метчиков различных модификаций, резьбонарезных резцов (гребенок), резьбонакатных головок и роликов к ним.

2. Существенный резерв увеличения производительности процесса и стойкости инструментаЧконструирование метчиков из расчета наименьшей толщины срезаемого слоя 0,008Ч0,015 мм и увеличенного числа канавок.

3. Установлен важный критерий работоспособности метчиков, связанный с обеспечением удовлетворительных условий для размещения стружки в канавках метчиков и характеризуемый коэффициентом помещаемости К =0,5.

с 4. При нарезании точных резьб степени точности 4 и класса Ао следует применять метчики с бочкообразными зубьями. При этом наиболее эффективны и технологичны в изготовлении конструкции метчиков с режуще-ведущими зубьями, у которых ведущие участки начинают сразу от передней поверхности.

5. При нарезании резьбы в труднообрабатываемых материалах рекомендуется применение высокопрочных метчиков с переменным сечением канавок, метчиков с корригированным профилем, двухступенчатых и комплектных метчиков, Наибольшая эффективность процесса достигается при работе с толщинами срезаемого слоя 0,01Ч0,055 мм, что следует учитывать при назначении и конструировании метчиков как для сквозных, так и для глухих отверстий.

При нарезании резьбы в глухих отверстиях следует применять комплектные метчики с двойной заборной частью предложенной в обзоре конструкции, предусматривающей наличие на чистовом метчике положительных передних углов 7Ч10 и предотвращающей сколы режущих зубьев при вывертывании.

6. При нарезании резьбы в сквозных отверстиях как в обычных, так и в труднообрабатываемых материалах, целесообразно применение двухступенчатых метчиков с различными передними углами на черновойл чистовой ступени.

7. При конструировании метчиков-протяжек, наиболее эффективных при нарезании сквозных резьб большой длины с крупным шагом и многозаходных резьб, следует исходить из двух основных требований:

обеспечения достаточной прочности метчиков и благоприятных условий для размещения стружки в соответствии с приведенными зависимостями.

8. При нарезании резцами и гребенками целесообразно применение комбинированной схемы резания с предварительным и профилирующим инструментом.

9. При профилировании многозубых гребенок должна обеспечиваться при заданном количестве проходов рациональная загрузка отдельных зубьев по вырезаемой площади: уменьшение площади вырезаемого металла от прохода к проходу и от зуба к зубу.

10. Процесс накатывания резьбы на любых материалах, в том числе труднообрабатываемых, характеризующихся относительным удлинением не менее 8% и твердостью до ИКС 35, большей частью более эффективен по сравнению с процессом нарезания как по производительности, так и по качеству и прочности образуемой резьбы.

11. Конструирование отдельных узлов резьбонакатных головок, устройств и роликов должно производиться с учетом установленной экспериментальной зависимости сил от основных параметров процесса накатывания.

12. При конструировании заборной части роликов к резьбонакатным головкам следует учитывать установленный закон распределения деформируемых площадей по отдельным виткам, предусматривающий равенство или уменьшение загрузки по выдавливаемому объему для каждого последующего витка.

13. Для уменьшения сил, действующих на ролик в целом, необходимо распределять выдавливаемую площадь на меньшее количество деформирующих витков, т. е. работать по возможности с большей толщиной выдавливаемого слон, что приведет к уменьшению суммарных длины дуги и периметра контакта.

14. Для уменьшения сил, действующих на отдельные витки и на ролик в целом, следует вершины оформлять по дуге окружности, что при одинаковой выдавливаемой площади приведет к уменьшению периметра контакта.

ЛИТЕРАТУРА 1. Грудов А, А. Методика установления стойкостных зависимостей и исходные данные для разработки нормативов на режимы резь бон а резания, М., Мивстанкопром, 1969, 2. Матвеев В. В. Нарезание точных резьб. М., Машиностроение, 1978.

3. Матвеев В. В. Метчик для нарезания точных резьб. Авт. свид.

№ 139906. Бюл.№ 14, 1961.

4. Гольдфельд М. X.. Матвеев В. В., Мирное И. Я., Выбойщик В. Н., Дыхнов А. Е. Метчик для нарезания точных резьб. Авт. свид. № 288519.

Бюл. № 36, 1970.

5. Мирнов И. Я. Нарезание точных резьб большого диаметра в коротких отверстиях. Технология машиностроения. Вып. 26. Исследования в области технологии машиностроения и режущего инструмента. Тула, Тульский политехнический институт, 1972.

6. Матвеев В. В., Конопле в В. Н., Кашутин Ю, Н. Способ изготовления метчиков для нарезания точных резьб. Авт. свид. № 580954. Бюл. № 43, 1977.

7. Матвеев В. В., Кувшинов М, С. Особенности нарезания резьб в корпусных деталям. Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб. Ч Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Тула, Тульский политехнический институт, 1980.

8. Резников Н.И., Бурмистров Е.В. и др. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов. М..

Машиностроение, 1973.

9. РТМ 65Ч62. Нарезание и накатывание резьбы в нержавеющих, жаропрочных материалах и титановых сплавах. М., Изд. Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1966.

10. Резников А. Н., Пикало в Б. И., Сарыче в И. Г. Новая конструкция метчиков для обработки титановых жаропрочных сплавов, Ч Станки и инструмента, 1973, № 9.

11. Резников А. Н., Сарыче в И. Г. Проектирование метчиков для труднообрабатываемых материаловЧ Машиностроение, 1976, № 12.

12. Резников А. Н., Сарыче в И, Г. Прочность метчиков при обработкс титановых сплавов. Ч Станки и инструмент, 1978. № 5.

13. Грудов А. А. Некоторые вопросы эксплуатации метчиков. Ч Сб.Резьбообразующий инструмент. М., НИИмаш, 1968.

14. Горбунов А. А. Проектирование мелкоразмерных метчиков для нарезания резьбы с воздействием ультразвука.ЧСтанки и инструмент, 1976, № 7.

15. Лапинский М. Ю. Нарезание резьбы метчиками-протяжками.

Руководящие материалы, МД Мин стан коп ром, ВНИИ, 1967, 16. Грудов А. А. Пути увеличения точности нарезаемой резьбы и стойкости метчиков. М., Минстанкопром, ВНИИ, 1966.

17. Гольдфельд М. X., Мирнов И. Я. Новые конструкции регулируемых метчиков для нарезания крупных резьб. Технология машиностроения. Вып.

26. Исследования в области технологии машиностроения и режущего инструмента. Тула, Тульский политехнический институт, 1972.

18. Бокяя М. Н., Сидоров В. Н., Смирнов С. Д. Резьботочение и пути его интенсификации. Технология машиностроения. Вып. 26, Исследования в области технологии машиностроения и режущего инструмента. Тула, Тульский политехнический институт, 1972.

19. Султанов Т.Д. Резьбонакатные головки, М., Машиностроение, 1966.

20. Султанов Т. А., Комаров П. Н. Исследование усилий при накатывании резьбы и конструкция крупной резьбонакатной головки.ЧСб. трудов ВНИИинструмента, 1964, № 1.

21. Грудов А. А., Комаров П. Н., Ржевский В. ФД Борисов С. Н.

Резьбонакатная головка. Авт, свид. № 394145. Бюл. № 34, 1973.

22.ГрудовА.А., Комаров П. Н., Ржевский В. Ф., Борисов С. Н. Новая гамма резьбонакатных головок.ЧСтанки и инструмент, 1974, № 3.

23. Султанов Т. А., Комаров П. Н. Резьбонакатная головка с регулируемой установкой роликов.ЧСтанки и инструмент, 1973, № 8.

24. Кирпичников Ф. П., Быкасов В. И. Головки для накатывания конической резьбы.ЧСтанки и инструмент, 1978, № 3.

25. Грудов А. А., Комаров П. Н., Казак М. И., Борисов С. Н.

Тангенциальная резьбонакатная головка. Авт. свид, № 473553. Бюл. № 22, 1975.

26. Грудов А. А., Комаров П. Н., Хостикоев М. 3. Тангенциальные резьбонакатные головки типа ТНГС.Ч Станки и инструмент, 1976, № 7.

27. Соколов А.В., Божуков В. Б., Райхлин В. А. Тангенциальная резьбонакатная головка. Авт. свид. № 489570. Бюл. № 40, 1975.

28. Ржевски В. Ф. Исследование процесса накатывания резьбы на полых тонкостенных изделиях (трубах). Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М. Минстанкопром, ЭНИМС, 1973.

29. Кузьменко А. Ф., Пашко Н. М. Расчет резьбонакатного инструмента при обработке деталей в центрах. Ч Сб. Исследования в области технологии образования наружных и внутренних резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьбы, Тула, Тульский политехнический институт, 1974.

30. Грудов А. А.. Комаров П. Н., Ржевский В. Ф. Резьбонакатные ролики повышенной производительности. Ч Станки и инструмент, 1974. № 4.

Книги, научные публикации

Blog